过氧化氢（H₂O₂）作为一种潜在的化石燃料替代高能氧化剂，因其在医药、化工、环境治理等领域的广泛应用，引起了人们的广泛关注。传统的过氧化氢生产方法，如蒽醌法和电化学合成法，能耗高，副产物毒性大。人工光合作用策略，即光催化H₂O和O₂反应，被认为是最有前途的、无污染的H₂O₂绿色合成方法。得益于丰富的海水资源，利用海水光产H₂O₂不仅可以缓解淡水资源短缺的问题，而且可以大大降低反应系统的处理成本。然而，迄今为止，大多数光催化剂仍然存在严重的盐失活效应，光生电荷消耗巨大，严重限制了其广泛应用。在光催化领域，碳点（CD）已经被证明是光催化体系中的共催化活性中心和良好的电子受体/供体材料，并显示出独特的提高光催化体系催化效率的性能。

有鉴于此，苏州大学康振辉教授，邵名望教授，刘阳教授报道了一种酚醛缩合方法，将CDs、有机染料分子原花青素和4-甲氧基苯甲醛组成无金属光催化剂（PM-CDs-x），用于在实际海水中光催化制H₂O₂。

文章要点

1）研究人员提出并证明了CDs的电子吸收效应，并且这种电子吸收效应会随着金属离子的加入而增加。因此，催化剂在光激发下可以提取更多的电子，有效地阻碍了电子-空穴复合。

2）实验结果结果表明，这种理想的复合光催化剂在海水中具有预期的光催化制H₂O₂的性能，最优复合光催化剂在海水中的催化活性约为纯聚合物光催化剂的4.8倍。PM-CDs-30在海水中H₂O₂的最大产率为1776 μmol g^-1 h^-1，在630 nm处的表观量子产率高达0.54%，在海水中的光化学转换效率可达0.21%。

3）结合H₂O₂生成速率、原位光电化学和瞬态光电压(TPV)测试，研究人员确定了CDs在PM-CDs-30复合催化剂光催化反应过程中的关键作用，并阐明了复合光催化剂在海水中的活性中心和作用机理。此外，通过实验和热力学模型研究了催化剂的最佳反应条件。

研究结果为海水利用，催化剂设计和H₂O₂合成开辟了一条新途径。

参考文献

Wu, Q., Cao, J., Wang, X. et al. A metal-free photocatalyst for highly efficient hydrogen peroxide photoproduction in real seawater. Nat Commun 12, 483 (2021)

DOI：10.1038/s41467-020-20823-8

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20823-8