近日,我校化学化工学院钟鸿博士团队在美国化学会旗舰期刊,国际公认的催化领域顶级期刊《ACS Catalysis》(IF=13.7)发表题为“Conjugated Organic Polymers with Anthraquinone Redox Centers for Efficient Photocatalytic Hydrogen Peroxide Production from Water and Oxygen under Visible Light Irradiation without Any Additives”的文章,博士研究生徐霞红为第一作者,我校为论文第一单位和唯一通讯单位。研究得到了国家自然科学基金(22075286,22165015)、江西省教育厅科技项目(GJJ211003,GJJ201001)、井冈山大学博士科研启动项目等项目的资助。

过氧化氢(H2O2)一种绿色化学试剂,被广泛应用于废水处理、造纸工业、有机合成、消毒和电子工业(预计到2030年需求量将达到1000万吨),但目前H2O2的生产仍主要依靠蒽醌法,其合成工艺复杂、能耗大、对环境污染严重。此外,在加氢反应阶段使用贵金属催化剂和高压H2,不仅增加了H2O2制备成本,也带来了很多安全问题。因此,开发一种高效、低成本及环保的H2O2生产方法十分重要。光催化制H2O2是一种很有前景的替代方法,只需要以H2O和O2为原料,在半导体催化剂的存在下,就可以实现太阳能向化学能的转化。但由于缺乏特定的氧化还原中心,光催化制H2O2的效率依然很低。钟鸿博士团队通过2,6-二溴蒽醌(AQ)与1,1,2,2-四(4-乙炔基苯基)乙烯(TEE)的Sonogashira交叉偶联反应,制备了一类含蒽醌氧化还原中心的共轭有机聚合物(AQTEE-COP)。通过电子推拉效应不仅拓宽了可见光吸收范围,而且促进了光生载流子的分离和迁移。同时蒽醌作为氧化还原中心接受光生电子并转移到O2分子中从而产生H2O2。AQTEE-COP在无任何外加光敏剂、牺牲剂、助催化剂,及可见光(λ≥400 nm)激发下表现出高效的光催化制H2O2速率(3204 μmol g-1 h-1)。
钟鸿博士是我校2021年引进的三类人才,该团队围绕功能多孔有机聚合物,水性聚合物胶/膜,离子聚合物及其衍生材料的催化和绿色能源应用开展研究,来校工作后已连续在Asian J. Org. Chem.2022, 11, e202200220(IF= 3.116); Asian J. Org. Chem. 2022, 11, e202100727 (IF= 3.116); ChemNanoMat 2022, 8, e202100484 (IF= 3.820)发表多篇论文,本次工作是在前期工作上的一次重要突破,为光催化制H2O2的机理提供了分子水平的认知,系井冈山大学首次以第一署名单位在该研究领域顶级期刊发表。
该工作论文链接网址:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c04085(文/图:钟鸿 审核:陈文通、隋岩、胡正佩)