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JACS:加速合成和發現COF基光催化劑助力合成H2O2

過氧化氫(H2O2)是一種重要的氧化劑,用于化學工業、醫療保健和水處理以及作為清潔燃料。其中,蒽醌氧化是最常見的工業H2O2生產方法,但這種方法消耗大量能源并產生有害廢物。然而,目前尚不存在可以實現H2O2工業化大規模生產的光催化劑。
基于此,英國利物浦大學Andrew I. Cooper和John W. Ward(共同通訊作者)等人報道了一種高通量聲化學合成和測試策略,以發現用于光催化的共價有機骨架(COFs)。
JACS:加速合成和發現COF基光催化劑助力合成H2O2
在文中,作者使用11種胺單體和11種醛單體總共合成了76種共軛聚合物,其中60種結晶COFs,包括18種新的、未報道的具有1D或2D結構的COF結構。高通量篩選實驗發現,與最近報道的線性共軛聚合物DE7相比,含三嗪的COF(sonoCOF-F2)在純水中表現出良好的光催化過氧化氫(H2O2)生成和改善的光穩定性。
JACS:加速合成和發現COF基光催化劑助力合成H2O2
然而,在較長的光催化反應時間(>96 h)下,這種亞胺sonoCOF-F2轉變為酰胺連接的COF,結晶度降低,電子共軛損失,降低了光催化活性。當我們添加犧牲空穴清除劑(苯甲醇,BA)形成兩相催化體系時,提高了光催化H2O2的產率,也保護了催化劑不會轉化為惰性的酰胺COF,并且導致H2O2穩定生產至少1周。這種兩相液-液BA/水系統還允許反應產物的自發分離。
JACS:加速合成和發現COF基光催化劑助力合成H2O2
Accelerated Synthesis and Discovery of Covalent Organic Framework Photocatalysts for Hydrogen Peroxide Production. J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c02666.

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