Abstract Efficiently converting solar energy into chemical energy remains a formidable challenge in artificial photosynthetic systems. To date, rarely has an artificial photosynthetic system operating in the open air surpassed the highest solar-to-biomass conversion efficiency (1%) observed in plants. In this study, we present a three-dimension polymeric photocatalyst achieving a solar-to-H 2 O 2 conversion efficiency of 3.6% under ambient conditions, including real water, open air, and room temperature. The impressive performance is attributed to the efficient storage of electrons inside materials via expeditious intramolecular charge transfer, and the fast extraction of the stored electrons by O 2 that can diffuse into the internal pores of the self-supporting three-dimensional material. This construction strategy suppresses the interlayer transfer of excitons, polarizers and carriers, effectively increases the utilization of internal excitons to 82%. This breakthrough provides a perspective to substantially enhance photocatalytic performance and bear substantial implications for sustainable energy generation and environmental remediation.

Sample preparation is an inevitable step in the screening workflow for the identification of unknown pollutants in the aquatic environment. However, the possible loss of pollutants during sample preparation has aroused serious concern but remains not effectively resolved. This study shows that high-risk pollutants omitted in solid-phase extraction (SPE) can be identified via in situ thin-film microextraction (TFME) coupled with high-resolution mass spectrometry. It was observed that a total of 541 features showed higher mass spectrometry signal intensity by using in situ TFME in comparison with SPE. Subsequently, 28 compounds were identified from the features with higher intensity by comparing the recorded tandem mass spectra with the online database and validating with standards. Notably, six out of these compounds were completely omitted using SPE, including a dye, drug, and industrial product. It was confirmed that the lower extraction efficiencies of SPE were attributed to the limited sample volumes, the losses of compounds during sample transportation and storage, and the entrapment of compounds in SPE columns. This study demonstrates that in situ TFME should be used as a supplementary technique to SPE for extending the coverage of pollutants in the screening workflows.

The visible-light-driven photocatalytic production of hydrogen peroxide (H2O2) is currently an emerging approach for transforming solar energy into chemical energy. In general, the photocatalytic process for producing H2O2 includes two pathways: the water oxidation reaction (WOR) and the oxygen reduction reaction (ORR). However, the utilization efficiency of ORR surpasses that of WOR, leading to a discrepancy with the low oxygen levels in natural water and thereby impeding their practical application. Herein, we report a novel donor–bridge–acceptor (D-B-A) organic polymer conjugated by the Sonogashira–Hagihara coupling reaction with tetraphenylethene (TPE) units as the electron donors, acetylene (A) as the connectors and pyrene (P) moieties as the electron acceptors. Notably, the resulting TPE-A-P exhibits a remarkable solar-to-chemical conversion of 1.65% and a high BET-specific surface area (1132 m2·g−1). Furthermore, even under anaerobic conditions, it demonstrates an impressive H2O2 photosynthetic efficiency of 1770 μmol g−1 h−1, exceeding the vast majority of previously reported photosynthetic systems of H2O2. The outstanding performance is attributed to the effective separation of electrons and holes, along with the presence of sufficient reaction sites facilitated by the incorporation of alkynyl electronic bridges. This protocol presents a successful method for generating H2O2 via a water oxidation reaction, signifying a significant advancement towards practical applications in the natural environment.