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)。到2023年，全球对H₂O₂的需求将达到55亿美元左右。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，从而驱动水氧化与氧还原反应合成H₂O₂。然而，与氧还原相比，光驱动的水氧化两电子转移并不容易实现。为了应对水氧化能垒过高的挑战，目前已经开发了牺牲剂氧化法来取代水氧化，而牺牲剂大多是醇类(如甲醇、乙醇、异丙醇和苯甲醇等)。

生物质的光催化转化，一种温和而绿色的方法，可以实现生物质的光催化转化为高附加值产品，为未来的可持续发展提供支持。糠醇(FFA)作为一种传统的生物质，已被用于合成一系列药物、单体和精细化学品，例如糠醛(FF)或糠酸(FA)等。基于此，最高效节能的方式则是将光催化转化FFA与H₂O₂光合成结合起来同时产生FA和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，在光合成过氧化氢耦合生物质氧化领域具有潜在的应用前景。

近日，华南师范大学兰亚乾教授、陈宜法教授和南京师范大学俞飞教授等报道了一种通过Cu₃与噻唑基团共价连接合成的氧化还原分子结共价有机框架(Cu₃-BT-COF)。Cu₃-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，可以成功应用于光合成H₂O₂耦合生物质氧化。其中Cu₃-BT-COF的FA生成效率可达575 mM g^-1(转化率100%，选择性99%)，同时H₂O₂产率高达18.7 μM g^-1，远高于Cu₃-pT-COF、TFP-BT-COF及其单体，这是首次将COFs应用于光合成H₂O₂耦合生物质氧化体系中，这可能有助于该领域的多孔晶态催化剂的探索。

该工作研究发现，Cu₃与噻唑基团的共价连接使体系中同时包含糠醇氧化和氧还原的活性位点。因此将Cu₃-BT-COF作为光催化剂用于耦合反应体系时，其表现出优异的光催化性能，其中Cu₃-BT-COF的FA生成效率可达575 mM g^-1(转化率100%，选择性99%)，同时H₂O₂产率高达18.7 μM g^-1，远高于Cu₃-pT-COF、TFP-BT-COF及其单体。根据实验和密度泛函理论(DFT)计算结果，证实了Cu₃-BT-COF中氧化还原分子结的形成有效地促进电荷转移，加速底物活化，促进FFA脱氢，从而提高H₂O₂生成和FFA光氧化的反应动力学，提高催化效率。它将为探索多孔晶态材料在光催化耦合体系中的应用提供新的思路。