Synergizing Mass Transfer and Exciton Dissociation in Nanoscale COFs for Efficient H 2 O 2 Photosynthesis

纳米尺度 离解(化学) 能量转移 激子 光合作用 材料科学 人工光合作用 化学物理 化学 传质 工作(物理) 光化学 纳米技术 太阳能 光伏系统 电子转移 化学能 多孔性 高质量
作者
Xinman Liu,Xiyin Zhan,Guanhua Ren,Zhaoxia Wu,Zhihua Li,Jing Qi,Guowei Shi,Kaicheng Xu,Tengwu Zeng,Mengmeng Yu,Shiqiang Cheng,Hongxu Gu,Haiyang Huang,Minghui Zhu,Mingyang Xing,Haifeng Wang,Wei‐Hong Zhu,Weiwei Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e6474422-e6474422
标识
DOI:10.1002/anie.6474422
摘要

ABSTRACT Covalent organic frameworks (COFs) are promising photocatalysts for solar H 2 O 2 production, but their efficiencies remain insufficient for practical application. A primary limitation stems from the coupled proton–electron transfer in the two‐electron oxygen reduction reaction (2e − ORR), which demands photoinduced charge generation and rapid proton delivery—features rarely optimized simultaneously in existing COF architectures. Here we address these bottlenecks by combining nanoscale morphological control with pore‐wall functionalization. Bottom‐up colloidal synthesis produces highly crystalline COF nanospheres that reduce exciton‐diffusion losses and enhance light harvesting and charge generation versus bulk COFs. Meanwhile, carboxylic acid groups incorporated into 1D nanopores tune the microenvironment to promote proton delivery. This unified design delivers an exceptional H 2 O 2 evolution rate of 11246 µmol g −1 h −1 (>sevenfold enhancement over pristine bulk COF), and a solar‐to‐chemical conversion efficiency of 2.18% in pure water under air (AM 1.5G, 100 mW cm −2 ), among the highest reported for COF‐based photocatalysts. Experimental investigations and theoretical calculations reveal the carboxylated pore walls template continuous, oriented hydrogen‐bond chains in confined water, lowering the kinetic barrier for the 2e − ORR pathway. This work establishes a generalizable paradigm for orchestrating coupled proton–electron transfer in porous photocatalysts for efficient solar energy conversion.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
信念完成签到,获得积分10
2秒前
和谐的夏岚完成签到 ,获得积分10
4秒前
shilly完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
刘艳芬完成签到,获得积分10
7秒前
zzz完成签到 ,获得积分10
7秒前
虫子发布了新的文献求助10
12秒前
英姑应助小小波将军采纳,获得10
12秒前
牧心SKar发布了新的文献求助10
15秒前
hover完成签到,获得积分10
16秒前
春春完成签到,获得积分10
17秒前
久晓完成签到 ,获得积分10
18秒前
英姑应助虫子采纳,获得10
33秒前
jjw123完成签到,获得积分10
33秒前
benyu完成签到,获得积分10
33秒前
LY完成签到,获得积分10
35秒前
牧心SKar完成签到,获得积分10
39秒前
45秒前
虫子发布了新的文献求助10
52秒前
pengjie应助月季花季采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
moon完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
shiwo110完成签到,获得积分10
1分钟前
huminjie完成签到 ,获得积分10
1分钟前
虫子发布了新的文献求助10
1分钟前
纯真怜梦完成签到,获得积分10
1分钟前
Alvin完成签到 ,获得积分10
1分钟前
领导范儿应助虫子采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
紫枫完成签到,获得积分10
1分钟前
gang发布了新的文献求助10
1分钟前
嘲鸫完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
lzq671完成签到 ,获得积分10
1分钟前
星辰大海应助nav采纳,获得10
1分钟前
xiaofenzi完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
jaylie发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Pediatric Dermoscopy Trichoscopy & Onychoscopy 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
International Security Studies and Technology :Approaches, Assessments, and Frontiers 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7572486
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9151748
关于积分的说明 19573102
捐赠科研通 7156954
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3264072
关于科研通互助平台的介绍 2429500
邀请新用户注册赠送积分活动 2254366