杂原子掺杂的聚合物碳纳米管在各种光催化转化中得到了广泛的研究，但控制其结构-活性关系的关键机理仍不清楚。

有鉴于此，浦项科技大学（POSTECH）Wonyong Choi报道了通过一种简单、可扩展的方法制备了掺杂S和K的聚合p-C₃N₄（CN），系统地研究了杂原子掺杂剂对CN的结构和电子性质的改变以及对选择性ORR生产H₂O₂过程的影响。

文章要点

1）具有独特物理化学性质的催化剂在λ≥420 nm照射下(在模拟太阳条件下为3.4 1 mM h^-1)和在450 nm处100%AQY照射下，表现出高选择性的氧化还原动力学，可有效地产生H₂O₂，达到1.37 mM h^-1(在模拟太阳条件下为3.41 mM h^-1)。特别地，毫摩尔水平的原位光生H₂O₂可以直接用作氧化剂用于环境修复与消毒。

2）研究人员使用表面光电压显微镜（SPV）和瞬态吸收光谱（TAS）进行的分析表明，内部内置电场使得通过碱离子桥接的相邻层可以进行有效层间电荷分离以及原位硫取代的优选活性位点以捕获的电子用于高度选择性地还原O₂。密度泛函理论（DFT）计算揭示了硫活性位上的局部电荷极化有利于O₂吸附和质子化以生成更多H₂O₂。

总而言之，该研究详细阐明了杂原子掺杂剂如何协同作用以促进ORR高效选择性生产H₂O₂的光催化机理。

Peng Zhang, et al, Heteroatom dopants-promoted two-electron O2 reduction for photocatalytic production of H2O2 on polymeric carbon nitride, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI：10.1002/anie.202006747

https://doi.org/10.1002/anie.202006747