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Functional Groups‐Regulated Organic Semiconductors for Efficient Artificial Photosynthesis of Hydrogen Peroxide

功能群 材料科学 光化学 光催化 催化作用 组合化学 化学 有机化学 聚合物 复合材料
作者
Xiaohui Yu,Zhen Wei,Yuanshen Qin,Xu Zhang,Derek Hao,Lin Jing,Yuxi Liu,Hongxing Dai,Jiguang Deng,Yongfa Zhu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (17): e2501494-e2501494 被引量:58
标识
DOI:10.1002/adma.202501494
摘要

Abstract Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is an environmentally friendly reagent, and organic semiconductors (OSCs) are ideal photocatalysts for the synthesis of H 2 O 2 due to their well‐defined molecular structure, strong donor‐acceptor interactions, and efficient charge separation. This review discusses the regulatory mechanisms of functional group modifications in tuning the photocatalytic performance of OSCs, highlighting the relationship between functional group structure and catalytic performance. For example, electron‐regulating groups, such as cyano and halogen, induce molecular dipoles, facilitating the migration of photogenerated electrons. Fluorine groups optimize the band structure and prolong carrier lifetime due to their high electronegativity. π‐Conjugated extension groups, like anthraquinone and thiophene, expand conjugation, improve visible light capture, and stabilize intermediates through redox cycles. Hydroxyl groups enhance surface hydrophilicity and promote H 2 O activation, while imine bond protonation adjusts charge distribution and improves selectivity and cycle stability. Multi‐active site functional groups, such as sulfonic acid and amide, accelerate reaction kinetics and inhibit H 2 O 2 decomposition. Functional groups enhance light absorption, charge separation, and surface reactions through electronic structure regulation, intermediate adsorption optimization, and proton‐electron transfer. Future work should integrate machine learning to identify optimal functional group combinations and develop green functionalization strategies for efficient H 2 O 2 photocatalyst synthesis.
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