目前生產(chǎn)H2O2采用的是傳統(tǒng)的蒽醌法，該方法成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，無(wú)法滿足現(xiàn)代可持續(xù)發(fā)展的要求。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的H2O和O2偶聯(lián)生成H2O2是一種綠色、簡(jiǎn)便的無(wú)污染合成方法，無(wú)需后純化處理，并且原子利用率為100%。然而，其效率受到水溶液中O2溶解度低和副反應(yīng)的影響。基于此，蘇州大學(xué)康振輝和華中科技大學(xué)張延榮等通過(guò)在配體修飾的BiVO4上負(fù)載Pd，設(shè)計(jì)并制備了一種超疏水光催化劑(Pd/A/BiVO4)，因?yàn)镻d對(duì)O2的最高親和力和ORR產(chǎn)生H2O2的優(yōu)異性能，其為吸附和催化活性位點(diǎn)。
研究人員將(CH3O)3-Si-(CH2)3-NH2(APTMS)用作BiVO4和Pd之間的橋接配體，通過(guò)APTMS的給電子-NH2的部分電荷轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致Pd金屬中心的電荷密度增加，進(jìn)一步提高了ORR活性。更巧妙的是，Pd屏蔽了-NH2的親水性，導(dǎo)致Pd/A/BiVO4具有由APTMS的C-H長(zhǎng)鏈主導(dǎo)的疏水性。更重要的是，研究人員構(gòu)建了基于Pd/A/BiVO4的三相體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣O2的利用，并且在這種相對(duì)分離的催化劑和產(chǎn)物體系中抑制了H2O2的分解。瞬態(tài)光電壓(TPV)結(jié)果表明，在該反應(yīng)中O2不僅作為底物，還參與構(gòu)建了具有獨(dú)特的光電特性的Pd-Ox(真正的催化中心)。因此，在純水中在可見(jiàn)光照射下，Pd/A/BiVO4通過(guò)雙途徑(ORR和WOR)生成大量的H2O2(805.9 μmol g-1 h-1)，并且在循環(huán)測(cè)試中也表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性。此外，其太陽(yáng)能-化學(xué)轉(zhuǎn)化(SCC)效率可以達(dá)到0.25%，優(yōu)于大多數(shù)最新報(bào)道的金屬氧化物基光催化劑。該項(xiàng)工作為光催化生產(chǎn)H2O2的催化劑設(shè)計(jì)和系統(tǒng)構(gòu)建開(kāi)辟了一條新途徑。Bifunctional Pd-Ox Center at the Liquid-Solid-Gas Triphase Interface for H2O2 Photosynthesis. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.1c05324
