Unveiling the Role of Excited‐State Dipole Moment: Governing Non‐Sacrificial H 2 O 2 Generation on Porphyrin Photocatalysts

超分子化学 化学 离解(化学) 化学物理 卟啉 光化学 光催化 偶极子 激子 跃迁偶极矩 人工光合作用 四苯基卟啉 酞菁 材料科学 有机半导体 纳米颗粒 Atom(片上系统) 物理化学 计算化学 反应机理 量子产额 电荷(物理) 力矩(物理) 氧化还原 量子点 纳米技术 分子物理学
作者
Yaning Zhang,Jiawei Zhang,Shuai Dou,Hengjun Shang,Jing Xu,Yuming Dong,Ying Zhang,Yang Lou,Chengsi Pan,Yongfa Zhu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (49): e202512844-e202512844 被引量:7
标识
DOI:10.1002/anie.202512844
摘要

Abstract H 2 O 2 production via the simultaneous oxygen reduction reaction (ORR) and water oxidation reaction (WOR) on organic photocatalysts theoretically achieves 100% atom economy. However, the charge separation and transfer mechanism in such organic systems remains poorly understood, especially as organic molecular designs based on ground‐state dipole moments (µ g ) often fail to predict photocatalytic behavior. Here, we synthesize a series of carboxyl‐modified tetraphenylporphyrin supramolecular photocatalysts (TPP‐(COOH) n , where n = 1∼4, 8) to investigate the structure‐activity relationship. The H 2 O 2 generation activity follows the order TPP‐(COOH) 2 < TPP‐(COOH) < TPP‐(COOH) 3 < TPP‐(COOH) 8 < TPP‐(COOH) 4 , increasing with the excited‐state dipole moment (µ e ) rather than the traditionally considered µ g or number of ‐COOH groups. The µ e , influenced by O 2p‐band center shifts from carboxyl substitution, is demonstrated to govern the charge separation and transfer via an internal electric field. Moreover, exciton dissociation studies indicated that low‐dielectric TPP‐(COOH) n exhibits notably prolonged excitonic lifetimes (ca. 5 ns), making µ e the key activity determinant. Based on this insight, we designed a high‐µ e phthalocyanine supramolecular photocatalyst (H 2 Pc(COOH) 8 ), achieving an unprecedented H 2 O 2 production rate of 58 mM·h −1 ·g −1 and a quantum efficiency (QE) of 18.7% at 420 nm. This study establishes µ e as a predictive parameter for H 2 O 2 generation on organic photocatalysts.
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
kkkrystal完成签到,获得积分20
刚刚
ddd发布了新的文献求助10
1秒前
wanci应助牛哥采纳,获得10
4秒前
4秒前
科研通AI6.3应助唐荣采纳,获得10
4秒前
王冕完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
NatureScience完成签到,获得积分10
8秒前
Hello应助蔚蓝采纳,获得10
8秒前
9秒前
11秒前
13秒前
一定行完成签到,获得积分20
13秒前
14秒前
14秒前
牛哥发布了新的文献求助10
14秒前
nj发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
班尼肥鸭完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
19秒前
咳咳咳发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
21秒前
22秒前
jiangjiajun发布了新的文献求助10
22秒前
24秒前
合适的虔纹完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
25秒前
26秒前
牧百川发布了新的文献求助10
26秒前
牧百川发布了新的文献求助10
26秒前
牛马完成签到,获得积分10
27秒前
29秒前
jiangjiajun完成签到,获得积分10
30秒前
牧百川发布了新的文献求助10
30秒前
牧百川发布了新的文献求助10
30秒前
牧百川发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
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
Clinical effects of budesonide oxygen driving atomization on patients with chronic obstructive pulmonary disease at acute exacerbation phase 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 7569758
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9149763
关于积分的说明 19568356
捐赠科研通 7155374
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3263603
关于科研通互助平台的介绍 2429221
邀请新用户注册赠送积分活动 2253752