生物质化工团队在光催化材料设计推动生物质氧化升级方面取得重要进展
文章来源：新能源网 更新时间：2025-05-22 15:25:35
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近日，化学工程学院生物质化工团队在新型光催化材料设计并用于生物质平台分子光氧化升级方面取得重要研究进展，相关研究成果以“Synergetic Effect of Heterojunction and Sulfur Vacancy on ZnIn2S4/CeO2 to Enhance the Photocatalytic Performance of 5‐Hydroxymethylfurfural into 2,5‐Diformylfuran”为题发表在材料科学领域国际权威TOP学术期刊《Advanced Functional Materials》（IF=18.5）上。昆明理工大学化学工程学院为论文第一完成单位，学院2023级博士研究生王玥为论文第一作者，张俊华教授为论文通讯作者。通过光催化将可再生木质纤维素生物质催化升级为高附加值化学品是实现“碳中和”的一种高度环保可持续的方法。在选择性光氧化5-羟甲基糠醛（HMF）制备2,5-呋喃二甲醛（DFF）过程中，光生载流子的高效分离和活性氧物种超氧自由基（·O2-）的快速生成是提高光催化剂性能的关键。异质结和缺陷构建被认为是提高半导体光催化活性的有效策略。
基于此，该研究通过一步水热法构建ZnIn2S4/CeO2异质结并精准调控硫空位浓度，成功实现HMF向DFF的高效光催化转化，在室温空气条件下80 min实现HMF全转化，DFF选择性为96.1%，产率高达952.6 µmol g-1 h-1，优于已有报道的光催化剂。有趣的是，即使在高HMF浓度（100 mM）条件下，其性能仍然显著（HMF转化率83.0%，DFF得率96.3%）。实验和理论研究表明，硫空位和S型异质结的协同作用促进了光载流子的分离和氧的活化，显著促进了·O2-的产生，从而促进光催化氧化反应。该研究为从生物质分子中生产高附加值化学品的高效光催化剂的开发提供了见解。上述研究工作得到了国家自然科学基金、云南省科技厅昆明理工大学“双一流”创建联合专项重点项目以及云南省兴滇英才支持计划青年人才项目的资助。 论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202415842 |
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