Rational Design of Covalent Heptazine Frameworks with Spatially Separated Redox Centers for High‐Efficiency Photocatalytic Hydrogen Peroxide Production

光催化 材料科学 氧化还原 人工光合作用 光化学 析氧 共价键 二乙炔 分解水 催化作用 化学工程 纳米技术 聚合物 化学 电化学 有机化学 物理化学 单体 电极 工程类 复合材料 冶金
作者
Hao Cheng,Haifeng Lv,Jun Cheng,Lei Wang,Xiaojun Wu,Hangxun Xu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (7) 被引量:207
标识
DOI:10.1002/adma.202107480
摘要

The redox reaction centers in natural organisms conducting oxygenic photosynthesis are well arranged in a physically separated manner to convert sunlight into chemical energy efficiently. Mimicking natural photosynthesis via precisely constructing oxidative and reductive reaction centers within photocatalysts is ideal for enhancing catalytic performances in artificial photosynthesis. In this study, new covalent heptazine frameworks (CHFs) with spatially separated redox centers are rationally designed for photocatalytic production of H2 O2 from water and oxygen without using any sacrificial agents. Both experimental and computational investigations indicate that the two-electron oxygen reduction reaction occurs on the heptazine moiety, whereas the two-electron water oxidation reaction occurs on the acetylene or diacetylene bond in the CHFs. This unique spatial separation feature is critical for enhancing charge separation and achieving efficient H2 O2 production. Meanwhile, the measured exciton binding energy of the diacetylene-containing polymer is merely 24 meV. Under simulated solar irradiation, the rationally designed CHFs can achieve a solar-to-chemical conversion efficiency of 0.78%, surpassing previously reported photocatalytic materials. This study establishes a molecular engineering approach to construct periodically arranged and spatially separated redox centers in single-component polymer photocatalysts, representing a hallmark to create more exciting polymer structures for photocatalysis moving forward.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
思源应助务实的映菡采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
5秒前
惜墨应助Suzzne采纳,获得10
5秒前
5秒前
炒栗子完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
炒栗子发布了新的文献求助80
11秒前
郑雨霏发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
疯狂的含羞草完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
Cola完成签到,获得积分10
14秒前
11发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
17秒前
可爱的函函应助务实的宛采纳,获得10
17秒前
郑雨霏完成签到,获得积分10
17秒前
李剑鸿发布了新的文献求助50
19秒前
细心的抽屉完成签到,获得积分20
19秒前
SciGPT应助摆渡人采纳,获得10
19秒前
20秒前
粗犷的秋凌完成签到 ,获得积分10
22秒前
24秒前
24秒前
情怀应助炒栗子采纳,获得10
25秒前
CipherSage应助受伤的老头采纳,获得10
25秒前
26秒前
ydning33完成签到,获得积分10
27秒前
悬夜发布了新的文献求助10
28秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
从容芮应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
高分求助中
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Handbook of Qualitative Cross-Cultural Research Methods 600
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3139135
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2790050
关于积分的说明 7793436
捐赠科研通 2446426
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1301124
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626106
版权声明 601102