过氧化氢(H₂O₂)作为一种重要化学品,在多个行业如制药、纺织、造纸及环保中都有广泛应用。由于传统生产方法如蒽醌法、电解合成及醇氧化等存在高能耗和可能产生二次污染的问题,寻找替代方法变得尤为重要。光催化技术因其能够利用阳光、水和氧气这些自然资源来进行H₂O₂的生产,被认为是未来可持续发展的方向之一。光催化H₂O₂生产的机制通常涉及两个关键步骤:氧还原反应(ORR)和水氧化反应(WOR),在这过程中,光催化剂的作用至关重要。共轭多孔聚合物(CPPs)由于具备易于合成、高比表面积、共轭结构以及成本效益等特点,已经成为光催化剂研究的一个热点。
常州大学的研究人员开发了一种通过功能化修饰的共轭多孔聚合物,用于高效光催化合成H₂O₂。这种新材料通过引入特定的官能团如磺酸基(─SO₃H)或季铵基团,改善了聚合物的亲水性、O₂吸附能力,同时提升了光生载流子的分离效率以及电子/质子的传输效率,从而实现H₂O₂的高效生成。特别是在引入磺酸基团后,所得到的光催化剂NI-TPA-NI-SO₃H表现出了非常高的H₂O₂生成速率,并且在加入乙二胺四乙酸二钠盐作为空穴牺牲剂时,该速率更是显著提升,优于多数已知的有机光催化剂。这项研究不仅为H₂O₂的环境友好型生产提供了新的思路,而且展示了CPPs在光催化领域的巨大潜力。
该研究以题为“Functionalized Modification of Conjugated Porous Polymers for Full Reaction Photosynthesis of H2O2”的论文发表在最新一期的《Advanced Functional Materials》上。
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