27.35 mmol g-1 h-1！黑大蒋保江&福大王心晨/方元行&中科大张群，新发Angew！

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研究概述

聚(七嗪酰亚胺)（PHI）是一种有前景的用于合成过氧化氢（H2O2）的光催化剂；然而，提高其比表面积以暴露内部活性位点，并了解这些位点在H2O2合成的关键机理步骤中的作用仍然是一个挑战。

2025年5月16日，黑龙江大学蒋保江、福州大学王心晨、方元行、中国科学技术大学张群在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Defective Poly(Heptazine Imide) Nanosheets for Efficient One-Step Two-Electron Photocatalytic O2Reduction to Medical-like H2O2》的研究论文。

在本文中，作者利用有机阳离子剥离块体PHI，制备了PHI纳米片，其在模拟太阳光照射下生产H2O2的速率达到27.35 mmol g-1h-1，优于大多数已报道的氮化碳催化剂。

更重要的是，在一个自制的螺旋流反应器中经过36 h的循环积累反应后，H2O2的浓度稳定在2.7 wt.%，接近医用消毒水平。

原位光谱表征和密度泛函理论（DFT）计算显示，剥离导致PHI基面的分子重排，形成活性位点以促进电荷分离和电子局域化。

这种新结构还产生了中带隙态，使得H2O2能够通过一步双电子途径直接生成，从而绕过了超氧自由基途径。

密度泛函理论（DFT）计算表明，由活性位点形成的局域电子结构有利于吸附态O2的质子化，并稳定了*OOH物种，该物种随后转化为H2O2。

本研究强调了活性位点重排对于高效光催化氧还原反应（ORR）途径的重要性。

图文解读

图1：合成示意图与结构表征

图2：光学性质与能带结构

图3：光催化性能与反应机制

图文解读

Defective Poly(Heptazine Imide) Nanosheets for Efficient One-Step Two-Electron Photocatalytic O2Reduction to Medical-like H2O2, Angew. Chem. Int. Ed., 2025. https://doi.org/10.1002/anie.202507415.

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