超小的金属纳米团簇 (NCs) 在各种光催化应用中都有很好的应用前景，但通常存在载流子快速复合，活性位点不足以及反应物难以扩散到活性位点的问题。在此，我们报道了一种基于Au NCs与钴卟啉 (Co-TCPP) 通过配体工程结合用于光催化生产过氧化氢 (H2O2) 的NCs基光催化剂（图1）。Au NCs表面接枝的Co-TCPP分子除了能增强Au NCs的可见光吸收外，还可以作为电子受体，有效的促进了Au NCs的载流子分离，并为光催化提供了丰富的活性位点。在此基础上，设计的Au NCs基光催化剂在H2O2生产过程中表现出良好的光催化性能 (235.93 μM)，其性能优于以往报道的半导体光催化剂。此外，机理研究表明，Au NCs基光催化剂生产H2O2主要途径是双电子氧还原。这项工作展示了通过配体工程设计了高性能的Au NCs基光催化剂，增加了金属纳米团簇在光催化应用中的接受度。

要点一：

Au NCs在光催化过程存在着载流子的快速复合，表面活性位点不足和反应物难以扩散到活性位点等问题。为解决上述问题，作者通过配体工程（EDC/NHS化学交联）, 将多功能Co-TCPP分子接枝到了Au NCs的表面， 制备了新型的Au-Co-TCPP光催化剂。TEM和红外表征证明成功将Co-TCPP接枝在Au NCs表面 (图2b-d)。同时，XPS表征证实了Co-TCPP与Au NCs存在着电荷转移（图2e and f）。



要点二：

实验表明Au-Co-TCPP展现了优异的光催化产H2O2性能 (图3)。H2O2浓度在1 h内可以达到235.93 μM，远高于纯Au NCs和纯Co-TCPP光催化剂，另外，Au NCs与Co-TCPP物理接合光催化剂虽然也能提高光催化活性，但效果非常有限，这说明了化学接枝是提升Au NCs光催化性能的关键因素。



要点三：

机理研究表明化学接枝Co-TCPP不仅能提高Au NCs对可见光吸收能力，而且能促进Au NCs载流子分离（图4a）。通过一系列表征证实Au-Co-TCPP中的Co作为活性位点能促进氧气还原通过“双电子还原”路径，从而提高H2O2产量 (图5)。