研究通過模擬葉片結構實現高效光催化生產過氧化氫

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室微納米反應器與反應工程學創新特區研究組研究員劉健團隊和澳大利亞昆士蘭大學教授張西旺團隊合作，在人工光合成過氧化氫（H2O2）研究方面取得新進展，通過模擬植物葉片的氣孔結構，有效提升催化劑光催化生產H2O2的性能，使其太陽能到化學能（SCC）的轉化率達到1.23%。

　　人工光合作用可以利用太陽能將地球上豐富資源轉化為必要的物質，以實現可持續發展。近年來，光催化合成過H2O2備受關注，原因在于H2O2具有廣泛的應用領域，可作為氧化劑和新興的能源燃料。然而，目前光催化生產H2O2的效率仍然較低。

　　合作團隊通過膠束介導界面自組裝策略，在還原氧化石墨烯（rGO）表面生長二維的介孔間苯二酚-甲醛（RF）樹脂，形成RF樹脂-rGO-RF樹脂的三明治結構。材料中的介孔通道猶如植物葉片的氣孔，可以有效的提升材料的傳質能力。合作團隊通過增強材料的電子傳遞和傳質能力，促進了光催化劑的光催化能力；在模擬太陽光下，可實現1.23%的太陽能到化學能的轉化，這是目前文獻報道的粉末催化劑光催化H2O2生產領域的最高效率值。

　　RF樹脂作為一種窄帶隙半導體聚合物，在光催化生產H2O2方面頗具潛力。劉健團隊長期致力于酚醛樹脂納米材料的合成策略創新及功能化研究，取得了系列代表性成果：發展的St?ber法合成單分散的酚醛樹脂微球（Angew. Chem. Int. Ed.），制備一系列孔徑及粒度可控的多孔微球，以及中空結構、蛋黃—蛋殼結構、碗形酚醛樹脂聚合物微納材料（Nat. Commun.、Adv. Mater.、ACS Nano），從分子級有效調控酚醛樹脂微球的內部結構及功能基團分布（Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.）等。

　　相關研究成果以Exceptional Photocatalytic Hydrogen Peroxide Production from Sandwich-Structured Graphene Interlayered Phenolic Resins Nanosheets with Mesoporous Channels為題，發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。