Constructing Donor-Acceptor Covalent Organic Frameworks for Highly Efficient H2O2 Photosynthesis Coupled with Oxidative Organic Transformations

氧化磷酸化 共价键 接受者 化学 光合作用 光化学 组合化学 环境化学 有机化学 生物化学 物理 凝聚态物理
作者
Jianchuan Liu,Chao Tuo,Wei-Yun Xiao,Ming–Yu Qi,Yusran Yusran,Zitao Wang,Hui Li,Chunsheng Guo,Jialong Song,Shilun Qiu,Yi‐Jun Xu,Qianrong Fang
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2024-774k6
摘要

The development of photocatalytic systems that enable the simultaneous production of H2O2 and value-added organic chemicals presents a dual advantage: generating valuable products while maximizing the utilization of solar energy. Despite the potential, there are relatively few reports on photocatalysts capable of such dual functions. In this study, we synthesized a series of donor-acceptor covalent organic frameworks (COFs), designated as JUC-675 to JUC-677, to explore their photocatalytic efficiency in the co-production of H2O2 and N-benzylbenzaldimine (BBAD). Among them, JUC-675 exhibited exceptional performance, achieving a H2O2 production rate of 22.8 mmol g−1 h−1 with an apparent quantum yield of 15.7%, and its solar-to-chemical conversion efficiency was calculated to be 1.09%, marking it as the most effective COF-based photocatalyst reported to date. Additionally, JUC-675 demonstrated a high selectivity (99.9%) and yield (96%) for BBAD in the oxidative coupling of benzylamine. The underlying reaction mechanism was thoroughly investigated through validation experiments and density functional theory (DFT) calculations. This work represents a significant advancement in the design of COF-based photocatalysts and the development of efficient dual-function photocatalytic platforms, offering new insights and methodologies for enhanced solar energy utilization and the synthesis of value-added products.
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