Appl. Catal. B.：探究光催化产H2O2中的Brønsted-Evans-Polanyi关系和活性氧进攻机制

2023年10月10日下午7:18 • 顶刊解读

活性物质攻击质子供体(PD)产生H⁺是光催化H₂O₂生产(PHP)的关键步骤。深入分析其中的机制可能是突破H₂O₂产率瓶颈的关键。

因此，湖南大学汤琳、范长征等合成了缺氮和掺硼的gC₃N₄(NBCN)，并揭示了活性物质与PD之间的相互作用机制。

通过实验和理论计算，这项工作：

1. 探索了光催化剂表面空穴对PD的氧化行为和局限性；

2.讨论了两个修饰位点对活性物种生成的促进作用，以及3. 提出H₂O₂的12条生成途径，突出了活性氧(ROS)对PD的直接攻击，以及水桥辅助下的间接质子转移。

NB-400的产H₂O₂速率为455 μM h^-1，是原始CN的7.7倍。空穴可以在N位点和B位点积累并诱导IPA中H1和H2的解离。NV1,4位点和B位点可以分别促进•O₂^–和¹O₂的生成。•O₂^–和¹O₂可以直接攻击IPA或扩散到溶液中与未被吸收的IPA反应生成H₂O₂，相应的BRDSs低于以h⁺为主的途径。

此外，B位产生的¹O₂与周围的水分子有协同作用，进一步降低了反应势垒。增强的光催化性能可归因于修饰位点改变了适当的电子结构，从而促进了ROS的产生。由此产生的ROS诱导了多种新的和更有利的途径来产生H₂O₂，而空穴主导的氧化机制并不起主要作用。

Reveal Brønsted-Evans-Polanyi relation and attack mechanisms of reactive oxygen species for photocatalytic H₂O₂production. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120757

Appl. Catal. B.：探究光催化产H2O2中的Brønsted-Evans-Polanyi关系和活性氧进攻机制

相关推荐