过氧化氢（h2o2）是一种广泛应用的绿色高效氧化剂，市场需求量巨大。传统蒽醌氧化生产工艺存在高能耗、高污染物排放和工艺复杂等不足，且高浓度h2o2在存储和运输中存在潜在安全隐患。光催化h2o2合成为现场按需生产低浓度h2o2提供了一条绿色、安全、可持续的途径。然而，目前大多数光催化h2o2合成是在小体积、间歇式反应器中进行的，受到光散射和传质限制等因素的影响，导致h2o2产率和产量较低，无法满足实际应用需求。不仅如此，上述反应体系还需要反复进行催化剂回收和产物分离操作，不仅耗时，还会增加额外成本。因此，优化光催化反应体系以实现h2o2的连续光合成，对于推动该技术的实际应用具有重要意义。
针对上述问题，苏州大学功能纳米与软物质研究院（funsom）李彦光教授、黄伟副教授合作设计了一种新型双相流动光催化反应体系，实现了不间断h2o2光合成、自动产物提取和催化剂循环使用。为满足该反应体系的要求，团队首先设计合成了一种全氟烷基功能化的共价有机框架（pf-btta-cof）光催化剂，其具备优异的超疏水性质、较高的光催化产h2o2活性及稳定性。在此基础上，将含有上述光催化剂的油相与水分别泵入到微管反应器中，形成连续交替的油-水两相微区。在光照下，油相中生产的h2o2通过界面自发向水相迁移并富集，随后在收集器中实现h2o2水溶液和油相分散液的相分离，从而实现产物的即时提取和催化剂的循环利用。通过优化反应参数，h2o2的产率最高可达968 μmol h−1，比传统体系高出1~2个数量级；同时，所获取的h2o2浓度在2.2~38.1 mm范围内可调。在连续100 h的测试中，该反应系统展现出良好的稳定性，最终获得了6升浓度为5.7 mm的h2o2溶液，可满足杀菌和废水处理的浓度要求。另外，技术经济分析表明，该反应体系在实际大规模h2o2光合成中具备显著的经济效益。本研究为h2o2的连续光合成及现场制备提供了一种经济可行的绿色、高效替代方案。相关成果在期刊nature communications上发表（nat. commun. 2024, 15, 8023）。
图. 双相流动光催化反应装置及其光催化性能
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文章题目：perfluoroalkyl-modified covalent organic frameworks for continuous photocatalytic hydrogen peroxide synthesis and extraction in a biphasic fluid system
作者信息：chaochen shao（邵潮晨）, xiaohan yu（于潇涵）, yujin ji（纪玉金）, jie xu（许杰）, yuchen yan（严宇辰）, yongpan hu（胡永攀）, wei huang*（黄伟）& yanguang li*（李彦光）
李彦光教授课题组网站：
责任编辑：向丹婷、杜欣