光催化合成过氧化氢（H₂O₂）作为传统蒽醌法的绿色替代路线，近年来受到广泛关注。供体-受体（D-A）型共轭聚合物凭借可调的电子结构和高效的电荷分离能力，已成为该领域的重要催化材料。然而，如何在保留整体电子调控优势的前提下，精准设计活性位点的局域电子环境，以定向调控氧（O₂）还原反应路径并提高H₂O₂的生成速率，仍是当前面临的关键挑战。

针对这一问题，杨英威教授团队将柱[5]芳烃引入至D-A共轭聚合物，构建了新型材料BTzAP[5]。研究的核心突破在于：利用柱[5]芳烃富电子空腔延伸π共轭体系，有效调节相邻亚胺氮位点电子密度，从而在不改变整体骨架的前提下，实现对活性位点局域电子环境的精准调控。得益于此设计，BTzAP[5]材料的亚胺氮位点对O₂表现出显著更强的吸附与活化能力，并促使表面吸附的超氧中间体在脱附前即完成第二步电子转移，直接转化为H₂O₂，从而形成高效的快速逐步双电子氧还原反应路径。理论计算、原位光谱及电化学测试从多个维度印证了上述结构-机理关联。数据显示，BTzAP[5]的H₂O₂生成速率可达4086 μmol g⁻¹h⁻¹，选择性为86%，并在多种水源和宽pH范围内表现出良好的稳定性与实用性。

该研究将超分子大环化合物的空腔电子效应与D-A体系的整体电荷工程相结合，建立“材料结构定制→局域位点调控→反应路径定向”的催化设计新策略，为高选择性H₂O₂光催化剂的理性构筑提供了参考。

图1. BTzAP[5]的合成路线、分子轨道分布及光催化合成H₂O₂机理示意图

相关研究成果以“Local Electronic Modulation in Pillararene-Based Donor-Acceptor Conjugated Polymers for Selective Photocatalytic Oxygen Reduction”为题，发表于Angewandte Chemie International Edition上。哔咔漫画 哔咔漫画 博士研究生王卓钦为论文第一作者，杨英威教授和张志权教授为论文共同通讯作者。

文章链接：//doi.org/10.1002/anie.9577048