p‐Block Metal Based Single‐Atom Catalysts Surpass Transition‐Metal Counterparts in Photocatalytic H2O2 Production

光催化 过渡金属 催化作用 金属 Atom(片上系统) 块(置换群论) 材料科学 光化学 化学 冶金 有机化学 几何学 数学 计算机科学 嵌入式系统
作者
Haijiao Lu,Hanqing Yin,Jeffrey R. Harmer,Mu Xiao,Jiakang You,Peng Chen,Tongen Lin,Aijun Du,Zhiliang Wang,Lianzhou Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.202413769
摘要

Growing interest in p‐block metal single‐atom catalysts (PM‐SACs) is driven by their low toxicity, economic viability, and transition metal‐like catalytic properties. However, selection criteria for p‐block single‐atom species and catalytic mechanisms of PM‐SACs remain unclear. This study explores the catalytic abilities of PM‐SACs and their transition metal counterparts (TM‐SACs) based on polymetric carbon nitride (PCN) for photocatalytic hydrogen peroxide (H2O2) production. Using thermodynamic barriers as a key descriptor, it was found that PM‐SACs can surpass TM‐SACs in H2O2 production due to a lower energy barrier for *OOH intermediate formation resulting from optimized p‐p hybridization. Specifically, Sb‐SAC based on PCN shows the highest apparent quantum yield of 35.3% at 400 nm. This study offers a rationale for the utilization of p‐block SACs in the context of sustainable chemical synthesis.
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