過氧化氫（H2O2）的光催化合成因其綠色可持續(xù)性而備受關注。然而，目前該技術仍存在若干亟待解決的問題，例如過度依賴醇類等犧牲劑導致二次污染與成本上升、水分子中O-H鍵的高解離能壘造成質子供給動力學遲緩、以及光生空穴利用效率低下等，使得無犧牲添加劑條件下的高效質子耦合電子轉移（PCET）面臨巨大挑戰(zhàn)。對此，顧培洋教授團隊的王丹鳳博士圍繞這一前沿方向，開展了系列工作。

  （1）界面質子/電子補償機制研究：

 針對堿性條件下O-H鍵解離能壘高、質子轉移動力學遲緩的問題，在共軛多孔聚合物（CPPs）中后修飾磺酸基是構筑高效界面微環(huán)境的有效策略。本研究首次將后磺化與螺二芴2,2’-位取代相結合，設計合成了以螺二芴為供體、三嗪為受體的CPP光催化劑TS22-HS。通過巰基-炔點擊反應連接磺酸基，利用正交剛性結構增強空穴傳輸，同時以磺酸基為“質子錨”促進堿性條件下Vehicle型質子轉移，構建了高效的WOR/ORR平衡通道。優(yōu)化后的TS22-HS在pH=11、無犧牲劑下H?O?產率達8.19 mmol g?1 h?1（Adv. Mater., 2026, e73111）。

                        圖1 不同pH條件下質子遷移機制以及本工作設計理念：光催化劑+界面水雙重微環(huán)境調控提升光催化產過氧化氫

 此外，針對三相界面?zhèn)髻|失配與電荷動力學調控，原創(chuàng)提出“質子/電子海綿”強化機制：在CMPs骨架引入脂肪叔胺位點，利用“質子海綿”效應動態(tài)捕獲并高效供給質子，加速PCET過程，使H?O?產率提升至純水的4.4倍（Chem. Sci., 2025, 16, 8577）；進一步利用季銨化吡啶位點產生“電子海綿”效應，構筑淺電子捕獲陷阱抑制載流子非輻射復合，將內建電場強度提升2.73倍（Adv. Funct. Mater., 2025, 35, 2425137）。

  （2）有機半導體自旋態(tài)調控與激子利用研究：

在自旋態(tài)調控方面，系統構建了基于BODIPY與蒽醌結構單元的D-π-A/D-A型CMPs，通過建立界面氫鍵與π-π堆積的協同模式，有效降低了關鍵中間體*OOH生成的自由能，實現了140.4 mmol g-1 h-1的H2O2生成速率及49%的表觀量子效率（Angew. Chem. Int. Ed., 2025, 63, e202425017）。

 圖2 激子自旋演化調控協同界面H-鍵促進ORR-H2O2過程

 此外，探明了從2D平面到3D超交聯骨架的拓撲轉變規(guī)律（圖2），發(fā)現非平面陽離子結構能夠利用空間限域效應縮短激子壽命，驅動催化路徑由ET轉向EnT（Nano Res., 2026, 19, 94908327）。

 圖3 聚合物維度結構調控調節(jié)激子演化路徑實現氧氣的選擇性活化機制示意圖

  （3）敏化策略協同微環(huán)境調控操縱激子演化策略：

通過構建雙光敏劑（BODIPY+卟啉），協同微環(huán)境調控（即取代基的供吸電子效應）來調節(jié)激子壽命和激子演化路徑，實現了1O2較?O2-跨越三個數量級的選擇性（Adv. Funct. Mater., 2025, 35, 2419010）；利用BODIPY作為1O2產生中心，季銨化位點誘導陽離子極化效應，實現了對含氧中間體的有效穩(wěn)定（?O2-）以及1O2的選擇性產生，并協同砜基位點重構界面氫鍵網絡，通過打破水團簇降低解離能壘以強化質子供給（圖3），成功將能量轉移路徑的選擇性提升至99.78%，并在無犧牲劑體系下實現了H2O2合成效率的顯著增強（Chem. Eng. J., 2025, 304, 120954）。

此外王丹鳳博士針對該領域還在J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed. (Hot Paper)，Adv. Funct. Mater.，Chem. Sci.，Chem. Eng. J., Nano Res.和Coord. Chem. Rev.等高水平期刊發(fā)表論文30余篇，多項成果被評價為“顯著超過先前催化劑”；主持江蘇省自然科學基金青年項目（2025年），參與國家自然科學基金面上項目（2025年）。