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【科学网10月9日】近日，江南大学朱永法团队报道了揭示激发态偶极矩的作用：控制卟啉光催化剂上非牺牲H₂O₂的产生。这一研究成果发表在2025年10月8日出版的《德国应用化学》杂志上。

在有机光催化剂上同时进行氧还原反应（ORR）和水氧化反应（WOR）生产H₂O₂，理论上实现了100%的原子经济性。然而，人们对这种有机体系中的电荷分离和转移机制仍然知之甚少，特别是基于基态偶极矩（μg）的有机分子设计往往无法预测光催化行为。

研究组合成了一系列羧基修饰的四苯基卟啉超分子光催化剂（TPP-(COOH)_n，其中n = 1~ 4,8），考察了其构效关系。H₂O₂生成活性遵循TPP-(COOH)₂ < TPP-(COOH) < TPP-(COOH)₃ < TPP-(COOH)₈ < TPP-(COOH)₄的顺序，随着激发态偶极矩（μe）而增加，而不是传统认为的μg或-COOH基团的数量。μe受羧基取代引起的O - 2p带中心位移的影响，通过内部电场控制电荷的分离和转移。

此外，激子解离研究表明，低介电TPP-(COOH)_n表现出显著延长的激子寿命。5 ns)，使得μe成为关键的活性决定因素。基于这一发现，研究组设计了一种高μe酞菁超分子光催化剂（H₂Pc(COOH)₈），在420 nm处实现了前所未有的58 mM·h^-1·g^-1，量子效率（QE）为18.7%。该研究建立了μe作为有机光催化剂上H₂O₂生成的预测参数。

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