H₂O₂作为一种易于储存和运输的绿色燃料和实用性强氧化剂越来越受到人们的关注。光催化氧还原反应(ORR)合成H₂O₂被认为是替代传统蒽醌氧化法最有前途的生产技术之一，是一种绿色、可持续、低成本、节能的H₂O₂制造路线。

然而，在ORR过程中，存在一电子、二电子以及四电子多种反应路径。其中质子耦合电子转移(PCET)过程通常是ORR的速率决定步骤(RDS)，它决定ORR产物选择性。而光催化剂表面通常处于质子缺乏的微环境，导致ORR生产H₂O₂选择性较差。

近日，同济大学徐晓翔课题组提出通过质子化策略，利用表面富质子微环境实现了H₂O₂高选择性生产，以显著提升共价有机框架材料（COF）光催化制双氧水H₂O₂的效率。同位素实验以及理论计算说明，质子化的COF可以为H₂O₂的合成提供原位质子源，同时简化反应步骤为一步二电子途径。

质子化可将COF的光吸收能力从~ 500 nm扩展到~ 700 nm，使其具有优异的吸光特性，从而大幅提升了H₂O₂生产性能，并实现了在近红外区域700 nm的H₂O₂生产。在非质子溶剂中的H₂O₂有效合成，表明质子化的COF可不依靠溶剂中质子而从自身获取质子源参与H₂O₂的合成。此外，COF质子化后具有更低的超氧EPR信号，表明其两步单电子路径可简化为一步二电子途径，从而表现出高H₂O₂选择性。

密度泛函理论(DFT)表明质子化后COF的电子转移量有所提高。此外，COF在生成*OOH过程存在一定的反应能垒(∆Gmax = 0.43 eV)，而质子化可以消除能垒(∆G = -1.24 eV)，这就解释了质子化为何可以提高H₂O₂生产效率。

最后，作为我们质子化策略的概念验证，我们使用Nafion作为质子源和粘合剂来制造HCOF-Nafion膜。所形成的膜在O₂饱和去离子水(pH = 7)中能够高效合成H₂O₂，且其稳定性高，可重复使用, 证明了我们的质子化策略的有效性以及它在实际应用中的良好适用性。