过氧化氢(H₂O₂)是一种多功能氧化剂，由于其温和环保的性质，可作为环境友好的消毒剂灭活致病微生物或污染物(如有机氯农药、氰化物、酚类和抗生素等)。目前全球对H₂O₂的需求正在快速增长，在2017年达到40亿美元，预计到2023年将进一步增加到55亿美元。蒽醌(AQ)氧化法是目前工业生产H2O2的主要方法，全球约95%的H₂O₂是由该方法生产的。但该方法还存在很多缺点，例如能耗过大，使用过多有机溶剂以及反应过程复杂等。因此，急需开发经济、绿色、高效的H₂O₂生产技术来满足我们日益增长的需求。

全反应H₂O₂光合成体系只需要地球上丰富的水和氧气作为原料，利用光激活光催化剂，从而驱动氧化还原反应。光合成H₂O₂主要包括两种反应路径：水氧化与氧还原。最高效节能的方式则是实现H₂O₂的全反应光合作用，即在不使用牺牲剂的情况下，通过水氧化和氧还原同时生产H₂O₂，从而最大限度地利用能量。为此，光催化剂的设计除了满足光氧化还原性能的基本要求外，还需要有具备多方面要求，如宽的光吸收区域、合适的能带结构和可以有效利用光生电子、空穴等。共价有机骨架(COFs)通过强共价键连接，具有结构清晰、功能和结构可调等独特性能，在全反应H₂O₂光合成领域具有潜在的应用前景。

近期，兰亚乾教授在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上发表了题为“Oxidation-Reduction Molecular Junction Covalent Organic Frameworks for Full Reaction Photosynthesis of H₂O₂”的文章（DOI: 10.1002/anie. 202218868）。此工作报道了一种通过TTF（氧化基团）与BT（还原基团）共价连接合成的氧化还原分子结共价有机骨架(TTF-BT-COF)。TTF-BT-COF具有可见光吸收能力、有效的电子-空穴分离效率和合适的能带结构，可以成功应用于H₂O₂的全反应光合成。其中，在没有牺牲剂的条件下，H₂O₂光合成产率可达~276,000 μM/h/g，比单独配体和物理混合物高约10倍，是迄今为止性能最好的H₂O₂光合成多孔晶体光催化剂。

该工作研究发现，TTF（氧化基团）与BT（还原基团）的共价连接使体系中同时包含水氧化和氧还原的活性位点。因此将TTF-BT-COF作为光催化剂时，其表现出优异的光合成H₂O₂性能，其在可见光下与无牺牲剂的条件下，H₂O₂光合作用产率可达到~276,000 μM/h/g，比单独配体和物理混合物高约10倍。根据实验和密度泛函理论(DFT)计算结果，证实了TTF-BT-COF中氧化还原分子结的形成有效的降低了氧还原与水氧化的能垒，实现了H₂O₂的高效生成。这是第一例应用于H₂O₂全反应光合成的氧化还原分子结COF，它将为探索多孔晶体材料在潜在的工业规模H₂O₂生产中提供新的思路。