Chem. Eur. J. ：共价有机框架在光催化双氧水合成中的应用综述

H₂O₂作为一种重要的绿色氧化剂，广泛用于工业、水处理及医疗消毒等领域。然而，传统蒽醌法生产存在高能耗与环境安全问题。光催化技术利用太阳能将水和氧气直接转化为H₂O₂，为此提供了绿色解决方案。

在众多的光催化材料中，共价有机框架（COFs）凭借其高度可调的孔结构、明确的活性位点和优异的电荷传输性能，成为高效光催化H₂O₂合成的理想材料，在太阳能驱动过氧化氢（H₂O₂）合成中展现出巨大潜力。近年来，通过分子工程策略（如电子结构优化、活性位点设计和拓扑调控），COFs的光催化性能显著提升，部分体系实现了超过1.4%的太阳能-化学能转化效率（SCC），甚至超过了自然光合作用的效率（~0.1%）。此外，双通道反应路径（同时利用氧还原反应ORR和水氧化反应WOR）的开发进一步推动了无牺牲剂条件下的高效H₂O₂合成。

华中科技大学谭必恩教授团队在《欧洲化学》上撰写了关于COFs在光催化H₂O₂合成中的应用进展的综述文章。该文章总结了COFs光催化合成H₂O₂的主要原理、重要设计策略（如电子结构优化、活性位点设计、COFs的连接体化学和拓扑调控等）以及近期进展，并提出了COFs光催化H₂O₂材料的发展前景和挑战。

图1. COFs光催化H₂O₂合成反应的主要反应路径

文章首先综述了COFs光催化合成H₂O₂的反应路径（图1）及表征材料性能的主要分析方法；阐明了H₂O₂制备的两种重要途径：ORR（如直接2e⁻或间接1e⁻路径）与WOR，揭示了关键中间体在反应路径中主要作用。之后概述了COFs光催化合成H₂O₂性能提升的主要策略：如：通过连接基团工程（如氰基、三嗪、硫醚单元）、贵金属负载、连接化学优化（如腙键、三嗪键）和拓扑调控（如3D结构）提升光催化活性。最后指出当前面临的效率、稳定性和规模化难题，并提出连续流反应器、AI辅助设计和原位应用等未来发展方向。

论文信息

Covalent Organic Frameworks as Photocatalysts for Sustainable Solar-to-Hydrogen Peroxide Conversion

Dr. Xunliang Hu, Prof. Bien Tan

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202501902