鉴于可扩展性和成本效益等因素，在各种各样通过人工光合作用获取太阳能燃料的反应中，太阳能驱动的水裂解制氢反应（HER）以及利用地球丰富的水和氧气进行人工光合成H₂O₂的双电子氧还原反应（ORR）受到了众多研究者的关注。

  在该新兴前沿方向中，主要探讨了高性能HER和ORR光催化剂的制备和优化路径，以实现太阳能燃料（氢气和双氧水）的高效、快速制取。其中，针对HER光催化剂制取氢气均围绕提高共价有机框架化合物（COF）稳定性和提升电子离域能力两方面展开。188体育app:福建物质结构研究所采用将COF中的N—酰腙连接基元（H-COF）不可逆氧化环化形成芳香性的恶二唑连接基元（ODA-COF）的策略，实现了COF化学稳定性和π电子离域能力的同时提高，制备的ODA-COF应用于光催化制氢可产生比不经修饰的H-COF多4倍的氢气。由于碳碳双键连接单元具有良好的稳定性且利于电子离域，青岛科技大学基于Knoevenagel反应，制备了高结晶性的碳碳双键连接的共轭COF（苯并二噻唑结构）材料，利用其光催化制氢的产氢速率可达15.1mmolh^-1g^-1。

  针对ORR光催化制取H₂O₂研究，该新兴前沿方向主要涉及COF和无机BiVO₄两种光催化材料的制备及其在H₂O₂合成中的应用。中国的三峡大学和澳大利亚的斯威本科技大学首次实验证明基于联吡啶的共价有机框架光催化剂（表示为COF-TfpBpy）可以在不存在牺牲试剂或缓冲液的情况下光催化生成H₂O₂。北京理工大学则开发了一种部分氟化、无金属、亚胺连接的二维三嗪共价有机框架（TF50-COF）光催化剂，实现了1739μmolh^-1g^-1的H₂O₂产率。此外，浙江大学和日本中央大学利用无机Mo掺杂的多面BiVO₄（Mo：BiVO₄）制备了高效整体光催化H₂O₂生成系统，该系统可显著增强电荷分离并可抑制电荷载流子的快速捕获和复合，在全光谱下表观量子产率为1.2%，太阳能到化学的转化效率为0.29%，创下了无机半导体系统的新纪录。■