过氧化氢（H2O2）的光催化合成因其绿色可持续性而备受关注。然而，目前该技术仍存在若干亟待解决的问题，例如过度依赖醇类等牺牲剂导致二次污染与成本上升、水分子中O-H键的高解离能垒造成质子供给动力学迟缓、以及光生空穴利用效率低下等，使得无牺牲添加剂条件下的高效质子耦合电子转移（PCET）面临巨大挑战。对此，顾培洋教授团队的王丹凤博士围绕这一前沿方向，开展了系列工作。
（1）界面质子/电子补偿机制研究：
针对碱性条件下O-H键解离能垒高、质子转移动力学迟缓的问题，在共轭多孔聚合物（CPPs）中后修饰磺酸基是构筑高效界面微环境的有效策略。本研究首次将后磺化与螺二芴2,2’-位取代相结合，设计合成了以螺二芴为供体、三嗪为受体的CPP光催化剂TS22-HS。通过巯基-炔点击反应连接磺酸基，利用正交刚性结构增强空穴传输，同时以磺酸基为“质子锚”促进碱性条件下Vehicle型质子转移，构建了高效的WOR/ORR平衡通道。优化后的TS22-HS在pH=11、无牺牲剂下H₂O₂产率达8.19 mmol g⁻¹ h⁻¹（Adv. Mater., 2026, e73111）。
图1 不同pH条件下质子迁移机制以及本工作设计理念：光催化剂+界面水双重微环境调控提升光催化产过氧化氢
此外，针对三相界面传质失配与电荷动力学调控，原创提出“质子/电子海绵”强化机制：在CMPs骨架引入脂肪叔胺位点，利用“质子海绵”效应动态捕获并高效供给质子，加速PCET过程，使H₂O₂产率提升至纯水的4.4倍（Chem. Sci., 2025, 16, 8577）；进一步利用季铵化吡啶位点产生“电子海绵”效应，构筑浅电子捕获陷阱抑制载流子非辐射复合，将内建电场强度提升2.73倍（Adv. Funct. Mater., 2025, 35, 2425137）。
（2）有机半导体自旋态调控与激子利用研究：
在自旋态调控方面，系统构建了基于BODIPY与蒽醌结构单元的D-π-A/D-A型CMPs，通过建立界面氢键与π-π堆积的协同模式，有效降低了关键中间体*OOH生成的自由能，实现了140.4 mmol g-1 h-1的H2O2生成速率及49%的表观量子效率（Angew. Chem. Int. Ed., 2025, 63, e202425017）。
图2 激子自旋演化调控协同界面H-键促进ORR-H2O2过程
此外，探明了从2D平面到3D超交联骨架的拓扑转变规律（图2），发现非平面阳离子结构能够利用空间限域效应缩短激子寿命，驱动催化路径由ET转向EnT（Nano Res., 2026, 19, 94908327）。
图3 聚合物维度结构调控调节激子演化路径实现氧气的选择性活化机制示意图
（3）敏化策略协同微环境调控操纵激子演化策略：
通过构建双光敏剂（BODIPY+卟啉），协同微环境调控（即取代基的供吸电子效应）来调节激子寿命和激子演化路径，实现了1O2较•O2-跨越三个数量级的选择性（Adv. Funct. Mater., 2025, 35, 2419010）；利用BODIPY作为1O2产生中心，季铵化位点诱导阳离子极化效应，实现了对含氧中间体的有效稳定（•O2-）以及1O2的选择性产生，并协同砜基位点重构界面氢键网络，通过打破水团簇降低解离能垒以强化质子供给（图3），成功将能量转移路径的选择性提升至99.78%，并在无牺牲剂体系下实现了H2O2合成效率的显著增强（Chem. Eng. J., 2025, 304, 120954）。
此外王丹凤博士针对该领域还在J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed. (Hot Paper)，Adv. Funct. Mater.，Chem. Sci.，Chem. Eng. J., Nano Res.和Coord. Chem. Rev.等高水平期刊发表论文30余篇，多项成果被评价为“显著超过先前催化剂”；主持江苏省自然科学基金青年项目（2025年），参与国家自然科学基金面上项目（2025年）。
