近日，材料科学与工程学院刘友星副教授与合作者在《Matter》杂志发表了题为“Halogen Atom Induced Local Asymmetric Electron in Covalent Organic Frameworks Boosts Photosynthesis of Hydrogen Peroxide from Water and Air”的研究论文。该研究通过精准构建局域非对称共价有机框架（COFs）分子实现了自然光条件下光合成过氧化氢性能的提升，为解决光催化过氧化氢反应选择性低提供了新思路。

过氧化氢是一种绿色环保的氧化剂，被广泛应用于工业、医疗、食品、环保等行业。但是，传统蒽醌氧化制备过氧化氢方法面临重污染、高能耗等问题。光催化合成过氧化氢是以空气和水为原料，直接将太阳能转化过氧化氢化学品，具有零碳排放、清洁、环保、低能耗等优势，是替代传统合成策略理想的途径。但是，光催化过程中4e^-氧还原竞争反应降低了2e^-氧还原制过氧化氢的选择性和光-化学能转化效率（SCC效率）。本工作通过在共价有机框架（COFs）受体单元中精准引入卤素原子，调控了局域电子非对称分布，实现了氧气分子在COFs表面吸附模型由Yeager-type向Pauling-type的转变。使2e^-氧还原制过氧化氢选择性由56.5% 提高到87.0%，获得了1.88%的高SCC效率。本工作为精准调控氧气小分子吸附模型和提高2e^-氧还原选择性提供了崭新思路，为发展高效光催化剂提供了借鉴意义。

北京化工大学材料科学与工程学院刘友星副教授为论文第一作者，北京大学郭少军教授和美国加州州立大学吕刚教授为论文通讯作者。本研究工作得到了国家自然科学基金等项目资助。

文章信息：Youxing Liu, Yaru Guo, Nadaraj Sathishkumar, Minghui Liu, Lu Li, Zhiyuan Sang, Rongjuan Feng, Zongqiang Sun, Chenglong Sun, Mingchuan Luo, Xuliang Deng, Gang Lu,* and Shaojun Guo. Halogen atom-induced local asymmetric electron in covalent organic frameworks boosts photosynthesis of hydrogen peroxide from water and air. Matter. 2025, 8, 102076.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102076