Keto-enol tautomerism as dynamic electron/hole traps promote charge carrier separation for hydrogen peroxide photosynthesis

互变异构体 光化学 亚胺 化学能 电子受体 光催化 电子供体 化学 材料科学 催化作用 有机化学
作者
Fang Ma,Tao Gao,Xiaodong Sun,Chunqiu Han,Yongye Wang,Anqiang Jiang,Ying Zhou,Guijie Liang,Huiqing Wang,Li Wang,Binbin Jia,Yingping Huang,Hongwei Huang,Xin Ying Kong,Hui Li,Niu Huang,Tianyi Ma,Liqun Ye
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 7432-7432 被引量:21
标识
DOI:10.1038/s41467-025-62286-9
摘要

Covalent organic frameworks (COFs) are promising photocatalysts for H2O2 photosynthesis, but charge carrier separation remains a critical challenge. Donor-acceptor COFs enhance charge separation, but the slow kinetics of water oxidation and oxygen reduction reactions lead to carrier accumulation, thereby decreasing efficiency. Here, we report T-C type COFs (T = trap units, C = catalytic units), demonstrating that units with keto-enol tautomerism can serve as dynamic electron/hole traps (T) to mitigate Coulomb forces. This design effectively facilitates swift charge transfer and extends carrier lifetimes, thereby enhancing reactions at the C units. Imine COFs derived from 2,4,6-trihydroxybenzaldehyde (Tp) outperform those based on 1,3,5-benzenetricarboxaldehyde due to tautomerization. The optimal Tp COF (TpBpy) achieves an H2O2 generation rate of 37.9 μmol h⁻¹ (or 8350 μmol h⁻¹ g⁻¹) under simulated light, and a solar-to-chemical conversion efficiency of 0.038% in a flow reactor under natural sunlight. This work provides molecular design strategies and standard criteria for efficient H2O2 photocatalysts. This study shows that keto-enol tautomerism in 2,4,6-trihydroxybenzaldehyde (Tp) imine COFs acts as variable electron/hole traps, boosting exciton dissociation and charge transfer. Tp COF (TpBpy) achieves an photocatalytic H2O2 generation rate of 8350 μmol h-1 g-1 under simulated light, and a solar-to-chemical conversion efficiency of 0.038% in a flow reactor under natural sunlight.
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
刚刚
无极微光应助fukesi采纳,获得20
刚刚
asdas123发布了新的文献求助10
刚刚
wanci应助清一采纳,获得10
1秒前
收手吧大哥完成签到,获得积分10
1秒前
欢呼蓝天完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
powerfuled完成签到,获得积分10
2秒前
八千桂酒完成签到,获得积分20
2秒前
霸气问凝发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
矜持发布了新的文献求助20
2秒前
Lucas应助niu采纳,获得10
3秒前
姜半夏完成签到,获得积分10
3秒前
云之端完成签到,获得积分10
4秒前
lala发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
海带芽完成签到,获得积分10
4秒前
顾矜应助格子采纳,获得10
5秒前
5秒前
WANG发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
Owen应助xttju2014采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
Xzx1995发布了新的文献求助30
6秒前
张张发布了新的文献求助10
6秒前
称心的语梦完成签到,获得积分10
7秒前
乱臣贼子发布了新的文献求助10
7秒前
油炸小女孩完成签到,获得积分10
7秒前
zaman发布了新的文献求助30
8秒前
能干雨双关注了科研通微信公众号
8秒前
8秒前
8秒前
kong发布了新的文献求助10
8秒前
earthclean发布了新的文献求助10
8秒前
Tonson发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
七月流火给chen的求助进行了留言
9秒前
高分求助中
(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
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 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 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7762652
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9307208
关于积分的说明 20299343
捐赠科研通 7347078
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3313589
关于科研通互助平台的介绍 2463569
邀请新用户注册赠送积分活动 2327823