Unsymmetric Protonation Driven Highly Efficient H 2 O 2 Photosynthesis in Supramolecular Photocatalysts via One‐Step Two‐Electron Oxygen Reduction

质子化 光催化 光化学 化学 催化作用 电子转移 过氧化氢 析氧 氧气 超分子化学 组合化学 分子 有机化学 电化学 物理化学 电极 离子
作者
Wenting Li,Bing Han,Yuhan Liu,Jingyi Xu,Huarui He,Gege Wang,Junshan Li,Yaxin Zhai,Xiaolin Zhu,Xiaolin Zhu,Yongfa Zhu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (10): e202421356-e202421356 被引量:56
标识
DOI:10.1002/anie.202421356
摘要

Photocatalytic hydrogen peroxide (H2O2) production has emerged as an attractive alternative to the traditional anthraquinone process. However, its performance is often hindered by low selectivity and sluggish kinetics of oxygen reduction reaction (ORR). Herein, we report an anthrazoline-based supramolecular photocatalyst, SA-SADF-H+, featuring an unsymmetric protonation structure for H2O2 photosynthesis from water and air. The introduction of unsymmetric protonation disrupts the initial mirror symmetry of SADF, significantly enhancing the molecular dipole and facilitating efficient charge separation and electron transfer. Additionally, this modification increases the hydrophilicity of SA-SADF-H+, enabling the interaction of water and dissolved oxygen with the catalytic sites. The altered electron density distribution creates numerous dual active sites for Yeager-type O2 adsorption, facilitating an efficient ORR towards H2O2 via a direct one-step two-electron pathway. Notably, SA-SADF-H+ achieves an outstanding photocatalytic H2O2 production at a rate of 4666.7 μmol L-1 h-1, with a remarkable solar-to-chemical conversion (SCC) of 1.35 %, surpassing most organic photocatalytic systems. Furthermore, SA-SADF-H+ demonstrates remarkable photocatalytic antibacterial activity, achieving 100 % antibacterial efficiency against Staphylococcus aureus within 60 min.
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