Self‐Floating Photocatalytic System for Highly Efficient Hydrogen Peroxide Production and Organic Synthesis on Carbon Dots Decorated Conjugated Microporous Polymer

材料科学 共轭微孔聚合物 微型多孔材料 光催化 过氧化氢 共轭体系 聚合物 碳纤维 制氢 纳米技术 化学工程 有机化学 催化作用 复合材料 化学 复合数 工程类
作者
Xueqing Li,Guping Zhang,Najun Li,Qingfeng Xu,Hua Li,Jianmei Lu,Dongyun Chen
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (28) 被引量:16
标识
DOI:10.1002/adfm.202316773
摘要

Abstract Photocatalytic oxygen (O 2 ) reduction to hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is considered to be a promising method for energy storage. However, it suffers from the rapid recombination of carriers, the limited solubility and slow diffusion of O 2 , and the self‐decomposition of H 2 O 2 in traditional diphase systems. Here, a self‐floating carbon dots/conjugated microporous polymer (CDs/CMP) photocatalytic system is established for H 2 O 2 production and organic synthesis. Due to the D–π–A structure, porous structure, and hydrophobicity, CMP induced the intramolecular charge transfer, exposed abundant reaction sites, and enhanced O 2 adsorption. CDs act as “bridges” for electron transmission and regulate the surface hydrophobicity of CMP, further improving charge transfer and optimizing the reaction interface. CDs/CMP system exhibits a high H 2 O 2 production of 8542.6 µmol g −1 h −1 and concurrent furoic acid production at 2.22 m m h −1 . This H 2 O 2 production rate is ≈90% higher than that in the diphase system, exceeding all previously reported photocatalysts in triphase systems. Notably, the CDs/CMP system achieves the relative separation of the photocatalysts and H 2 O 2 , suppressing the generated H 2 O 2 self‐decomposition. Theoretical calculations and in situ characterizations reveal the mechanism of H 2 O 2 and furoic acid evolution. This self‐floating system provides insights into exploring the application of metal‐free photocatalysts in heterogeneous reactions.
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