港中大/中大ACS Catal.：变废为宝！用生物质废物制备的光催化剂用于H2O2合成

光催化法是一种在纯水中可持续和绿色合成H₂O₂的有前途的方法。但是目前用于光催化制H₂O₂的光催化剂活性不高，这限制了其实际应用。因此，制造先进的光催化剂和开发适当的氧还原策略是在纯水中高效合成H₂O₂的关键。

近日，香港中文大学JimmyC.Yu(余济美)和中山大学胡卓锋等通过对生物质(葡萄糖、纤维素、杂草、水稻、牛粪、向日葵等)进行水热处理得到水热碳质碳(HTCC)，该光催化剂能够用于在纯水中高效合成H₂O₂。

实验结果表明，以纤维素为原料制备的HTCC具有更高的活性。在可见光照射下，HTCC(纤维素)在纯水中的H₂O₂生成速率高达1.16 mmol g_cat^-1 h^-1；其在420 nm光照下的量子产率(AQE)为18.2%，创造了新的记录。

另外，HTCC在第五个循环中，H₂O₂生成速率没有明显下降(<8%)，表明HTCC稳定且可重复使用。

机理实验和密度泛函理论(DFT)计算表明，HTCC上的H₂O₂生产主要通过以超氧阴离子为中间体的两步氧还原反应进行，并且HTCC以五环为活性位点吸附和激活O₂。HTCC上O₂吸附的能量为-0.69 eV，吸附的O₂具有大大加长的O=O键(1.209 Å到1.291 Å)，这有利于 HTCC到O₂的电子转移，表明HTCC是O₂活化和H₂O₂生产的优良催化剂。

这项工作提供了对HTCC光催化剂上氧活化的见解，并突出了其在纯水中合成H₂O₂的具有前景的应用。

Fabrication of a Photocatalyst with Biomass Waste for H₂O₂ Synthesis. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c03690

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