利用共价有机框架（COFs）进行太阳能驱动的光催化氧还原反应是一种极具前景的可持续生产过氧化氢（H2O2）途径。然而，当前已报道的基于COFs的光催化剂还存在电子-质子动力学不匹配等问题，导致其光催化H2O2效率仍显不足。考虑到氢自由基（H•）能够以高速率进攻O₂，生成过氧化氢自由基（HO2•）或超氧自由基（O2•⁻），因此，有望通过协同电子-质子转移（CEPT）机制产生并转移氢自由基（H•），进而提高H2O2合成效率。
近日，复旦大学刘云圻/赵岩团队设计合成了三种一维COF光催化剂，首次系统研究了氢自由基（H•）介导的CEPT过程，实现了高效的H2O2生产。研究发现，在一维骨架边缘引入了二苯并[b,d]噻吩砜（DOTh）单元之后，可以促进电荷分离、和激子解离，同时提高质子亲和性，从而增强了H•的产生。机理研究表明，H•以高速率通过一步和两步2e⁻途径与O2反应，从而实现高效的H2O2光合作用。所合成的DOTh-COF在水/苯甲醇双相体系中实现了10.87 mmol g⁻¹ h⁻¹的高H2O2产率，并在420 nm处达到了13.5%的表观量子效率。该研究不仅突出了H•介导的CEPT过程在人工光合作用中的重要意义，还为新型一维COFs基光催化剂提供了有效的设计策略。
上述成果近期以“Hydrogen Radical Mediated Concerted Electron-Proton Transfer in 1D Sulfone-based Covalent Organic Framework for Boosting Photosynthesis of H2O2”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，实验室博士研究生张皓为论文的第一作者，复旦大学赵岩教授为论文的通讯作者。
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202516657
