过氧化氢（H₂O₂）是一种重要的绿色氧化剂，被广泛应用于化工和医疗行业。当前H₂O₂工业生产严重依赖于能耗高和对环境污染严重的蒽醌工艺。由太阳光和半导体材料驱动的人工光化学合成是一种绿色的H₂O₂制备方法。开发高效的催化活性位点将O₂还原为H₂O₂，同时确保高能电子快速注入活性位点，对于光催化合成H₂O₂过程至关重要，但仍然面临着挑战。

单原子催化剂因具有单分散的金属中心和优异的催化性能等优势，在小分子催化转化领域受到广泛关注。负载于碳载体上的单原子位点，例如，Co-N₄位点，表现出优异的电催化O₂还原制备H₂O₂性能。然而，到目前为止，很少有单原子位点可作为光催化O₂还原生成H₂O₂的活性中心。这很可能是因为光照射条件下大多数过渡金属位点会加速分解H₂O₂（光-芬顿反应）。因此，光催化H₂O₂合成的活性位点应能高效利用光电子将O₂选择性还原为H₂O₂，并且不分解H₂O₂。然而，实现该目标仍然具有挑战性。

由平面六羟基三苯(HHTP)配体与金属结点构成的二维(2D)导电金属-有机框架(MOFs)材料，具备良好的电导率以及结构明确的金属结点，为探索面向光催化H₂O₂合成的新型活性位点提供了理想平台。然而，上述MOFs通常缺乏合适的光敏单元和能带结构，因此需要引入外部光催化剂向MOFs中注入光电子。在该情况下，从光催化剂至催化单元的电荷传输效率成为决定光催化效率的另一个关键因素，应当加以重视。

近日，香港城市大学楼雄文教授、内蒙古大学谷晓俊教授和新加坡南洋理工大学研究人员发展了一种由氮化碳(CN)和二维导电Zn-MOF组成的强耦合杂化光催化剂(CN/Zn-MOF(lc)/400)，可通过热诱导效应解锁Zn-MOF(lc)活性单元用于高效H₂O₂合成。实验与理论结果表明，由于热诱导的局域结构收缩，Zn-MOF(lc)中的Zn-O₄位点被活化至相对富电子状态，有利于两电子O₂还原过程中关键中间体*OOH的形成，因而具有更高的本征活性。此外，热处理还可促进光电子从CN光催化剂至Zn-MOF(lc)催化单元的快速注入。因此，CN/Zn-MOF(lc)/400在可见光下表现出优异的H₂O₂生成活性以及稳定性。

首先，在管状CN上生长一层Zn-MOF(lc), 并对该复合材料在惰性气氛中进行热处理得到CN/Zn-MOF(lc)/400。

CN/Zn-MOF(lc)/400实现了优异的光催化产H₂O₂性能，达到47.8 umol h^-1, 是未改性CN的4倍，同时具备良好的稳定性。

在CN上负载Zn-MOF(lc)以及随后的热处理过程均能促进光生载流子向Zn-MOF(lc)活性中心的快速转移。

Zn-MOF(lc)中的Zn（Zn-O₄）中心作为O₂还原活性位点。热处理后其局域结构收缩导致Zn-O键长缩短，Zn中心呈现相对富电子状态，有利于两电子O₂还原过程中关键中间体*OOH的形成，因而具有更高的本征活性。

该工作发展了一种光敏CN和2D导电Zn-MOF(lc)催化单元强耦合杂化光催化剂(CN/Zn-MOF(lc)/400)，其在可见光照射下表现出优异的H₂O₂合成性能。首次发现并证实了热至MOF晶格收缩引起的单分散活性中心的活化现象和机制。该策略有望拓展至更广泛的MOF-基材料体系。