辨认用于从H2O和O2组成过氧化氢的高效光催化剂是完成太阳能到化学能转化和存储的一个有出路但极具挑战性的研讨方向。在此，等人经过拓扑拼装，并运用磷炔基/磷炔基-苯基功用结构构建了14个2D共价三嗪/庚嗪基结构（CTF/CHFs）。

  本工作中的一切第一性原理核算均运用维也纳从头算模仿包（VASP），并运用投影增强波（PAW）方法来描绘电子-离子相互作用，以及运用广义梯度近似（GGA）的Perdew–Burke–Ernzerhof（PBE）泛函来描绘交流相关相互作用。

  作者运用Grimme的DFT-D3校对方法来描绘范德华（vdW）相互作用。为了尽最大或许防止2D CTF/CHF的层间相互作用，作者构建了15Å的真空层，并将平面波切断能设置为400 eV，以及能量和力的收敛规范别离设置为10−5 eV和0.02 eVÅ−1。此外，作者将3×3×1的Monkhorst Pack k点网格用于布里渊区采样，并运用混合HSE06泛函来进行电子性质和吸收光谱的核算，以及进行AIMD模仿来评价催化剂的热力学稳定性和进行Bader电荷剖析以评价电荷转移。

  图1. 用于光催化H2O2组成的新式2D CTF/CHFs的结构规划原理示意图

  为了制备光化学组成H2O2的新式功用化共价三嗪/庚嗪基结构（CTFs/CHFs），作者选用周期性规划战略，将缺电子的三嗪/庚嗪构建块与富电子的磷炔基/磷炔基苯基功用结构结合在2D网络中，终究构建了14个2D CTFs和CHFs，别离标记为CTF-n和CHF-n（n=1-7，图1）。

  然后，作者对这些几许结构能够进行充沛优化（图1），所得2D CTF和CHF的晶格常数规模为9.72至31.39Å。如图2所示，CTF-1、CTF-2、CHF-1和CHF-2能够在纯水中从pH为7的H2O和O2光催化组成H2O2，这满意光催化组成过氧化氢的热力学要求。

  此外，CBM邻近的C-pz和N-pz轨迹以及VBM邻近的C-pz、N-pz和P-pz轨迹显着堆叠，这有利于CTFs和CHFs内光生载流子的离域，并促进光催化进程。如图3e所示，这四种资料在pH 为7时能够引发H2O和O2的光催化H2O2组成，在可见光区域具有十分显着的光吸收。而关于CHF-2，它乃至扩展到近红外区域。

  如图4所示，关于CTF-2、CHF-1和CHF-2，最优的2e ORR进程发生在P原子上，相应的ΔGmax值别离为0.31、0.35和0.39eV。而关于CTF-1，乙炔-C1位点是最佳反响位点，相应的ΔGmax值为0.74eV。这种现象归因于O2在P位点的强吸附，这导致在随后的氢化进程中对能量的要求更高。

  如图5所示，关于CTF-1和CHF-1，三嗪和七嗪环中的边际N原子被确定为催化活性位点，相应的ΔGmax值别离为1.84和1.71eV。而关于CTF-2和CHF-2，由二乙炔键发生的C2位点被确定为组成H2O2的有用活性位点，别离具有1.49和1.46eV的ΔGmax值。在光氧化进程中，4e WOR的ΔG值要高于2e WOR速率决议进程的ΔG值，标明这四种磷炔基官能化的CTF-1、CTF-2、CHF-1和CHF-2在光催化H2O2组成中具有必定的优势和潜力。

  如图6所示，黄域表明太阳发射的总能量，而绿域表明CHF-1或CHF-2从H2O和O2光催化组成H2O2的运用能量，相应的SCC功率别离为26.06%和35.37%，这首要归因于CHF-1和CHF-2具有恰当的带隙和宽的光学吸收特性。

  核算依据成果得出，在CTF/CHFs中引进富电子的磷炔基结构能够轻松又有用地调理其电子结构，为水的氧化供给满足的驱动力，并促进O2的吸赞同活化，然后显着促进整个光催化进程。其间，CHF-1和CHF-2在pH为7时对H2O2的组成表现出最高的光催化活性，相应的SCC功率别离为26.06%和35.37%，这在某种程度上预示着它们作为工业化组成H2O2的光催化剂具有巨大使用远景。

  该工作为合理规划和开发用于H2O2组成的新式光催化剂供给了一条有用途径，并为该范畴的试验研讨供给了新的辅导。