近日，国际学术期刊Chemical Communications发表了国科大杭州高等研究院化学与材料学院王文中研究组的最新研究结果“Oxygen vacancy-promoted photocatalytic H2O2 production over bismuth oxybromide nanosheets”。该工作为缺陷工程用于光催化剂生产H2O2提供了参考。
过氧化氢（H2O2）是一种重要的绿色氧化剂和化工原料，广泛应用在化工品合成、环境治理、医药领域和燃料电池等领域。目前，蒽醌氧化法是工业生产H2O2的方法，但这一过程能耗高，需要使用H2、伴随有安全隐患，中间产物具有毒性，需要使用贵金属作为催化剂，并且不适合小规模生产。因此，寻找一种有效的、经济可持续性生产H2O2的方法是科研人员努力的目标。以太阳能为能源、以氧气和水作为原料通过光催化的途径制造H2O2是富有前景的技术途径之一。
作者采用一步水热法成功制备了含氧空位的片层状BiOBr催化剂。研究发现引入氧空位后增强了可见光的吸收，改善了载流子的分离。一系列原位EPR试验结果表明：氧空位增强了氧气的活化，促进了中间体·O2-的产生。此外，在反应条件下，催化体系中未检测到•OH，表明该过程并不是通过水氧化的反应进行的，这与实验在Ar气氛中的结果一致。这些结果说明产生的H2O2来源于氧还原反应。在反应体系中引入甲酸，通过消耗光生空穴并且抑制不利的1O2的产生来促进H2O2生成，使产率达到150 μmol·h-1，在目前研究中处于较高水平。
文章第一作者是国科大杭州高等研究院和中国科学院上海硅酸盐研究所联合培养的在读硕士生初宏翔，王文中教授和张玲高工为论文的共同通讯作者，杭高院为第一署名单位。该研究得到了国科大杭高院和国家自然科学基金的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1039/D3CC04127A
