JACS:加速合成和发现COF基光催化剂助力合成H2O2

华算科技 2024-03-11 17:09:19

过氧化氢(H2O2)是一种重要的氧化剂,用于化学工业、医疗保健和水处理以及作为清洁燃料。其中,蒽醌氧化是最常见的工业H2O2生产方法,但这种方法消耗大量能源并产生有害废物。然而,目前尚不存在可以实现H2O2工业化大规模生产的光催化剂。 基于此,英国利物浦大学Andrew I. Cooper和John W. Ward(共同通讯作者)等人报道了一种高通量声化学合成和测试策略,以发现用于光催化的共价有机骨架(COFs)。

在文中,作者使用11种胺单体和11种醛单体总共合成了76种共轭聚合物,其中60种结晶COFs,包括18种新的、未报道的具有1D或2D结构的COF结构。高通量筛选实验发现,与最近报道的线性共轭聚合物DE7相比,含三嗪的COF(sonoCOF-F2)在纯水中表现出良好的光催化过氧化氢(H2O2)生成和改善的光稳定性。

然而,在较长的光催化反应时间(>96 h)下,这种亚胺sonoCOF-F2转变为酰胺连接的COF,结晶度降低,电子共轭损失,降低了光催化活性。当我们添加牺牲空穴清除剂(苯甲醇,BA)形成两相催化体系时,提高了光催化H2O2的产率,也保护了催化剂不会转化为惰性的酰胺COF,并且导致H2O2稳定生产至少1周。这种两相液-液BA/水系统还允许反应产物的自发分离。

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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