Ligand‐Engineered Metal–Organic Cages Boost Charge Separation for Efficient Photocatalytic Synthesis of Hydrogen Peroxide in Pure Water

光催化 过氧化氢 催化作用 析氧 吡啶 分解水 化学 光化学 材料科学 化学工程 氧气 三吡啶 蒽醌 组合化学 无机化学 反应中间体 配体(生物化学) 合理设计 水处理 电子转移 制氢 反应中间体 活性氧 工作(物理) 降级(电信) 过氧化物 纳米技术 能量转换效率
作者
Gang Chen,Shutong Jiao,Qixia Bai,Zhishan Liang,Peiyang Su,Weiquan Lin,Tingzheng Xie,Dongxue Han
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (10): e22655-e22655
标识
DOI:10.1002/anie.202522655
摘要

ABSTRACT Photocatalytic synthesis of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) offers a sustainable alternative to the traditional anthraquinone process, yet its efficiency is often hampered by the rapid recombination of photogenerated charges and the instability of reactive intermediates. Herein, we report a tetrahedral Zn(II) ion coordinated metal−organic cage ( MOC ) C3 constructed from a C 3 ‐symmetric terpyridine ligand incorporating pyridinium units. In pure water under an O 2 atmosphere and without sacrificial agents, C3 exhibits an H 2 O 2 generation rate of 678.15 µmol L −1 h −1 . Moreover, the confined cavity of the MOC is proposed to help stabilize crucial intermediates (*OH from water oxidation and *OOH from oxygen reduction), thereby further promoting the catalytic performance. This work illustrates a ligand‐engineering strategy for photocatalyst design by employing functionalized ligands to construct MOC that primarily improve charge‐separation efficiency and create directional electron‐transfer channels within the cage framework, while the confined microenvironment secondarily stabilizes key reactive intermediates, thus offering a route toward advanced photocatalytic H 2 O 2 generation.
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