近日，齐鲁工业大学（山东省科学院）化学与制药学部周卫教授团队在有机半导体光催化产过氧化氢领域取得新进展，该成果以“Terminal p-π Conjugation Embedded in Graphitic Carbon Nitride for Efficient H2O2 Photosynthesis in Air”为题在Advanced Functional Materials（IF=19.9）期刊上发表。化药学部2023级硕士研究生冯炀鸿为第一作者，化药学部郭莉萍副教授、周卫教授为本文共同通讯作者，齐鲁工业大学（山东省科学院）为唯一单位。
目前，光催化产H2O2的实际应用仍严重依赖于高纯度O2。为了在自然条件下实现高效催化，亟需对光催化剂进行合理的结构设计。为此，本文报道了一种以三聚氰酸作为单一前驱体，合成具有末端p-π共轭特征的石墨相氮化碳（g-C3N4）的新策略，成功实现了在空气氛围下的高效光催化产生H2O2。研究表明，通过改变煅烧温度可精准调控羟基含量，进而实现对p-π共轭程度的有效调节。这种共轭结构的引入，不仅能通过扩展电子离域和延长激子寿命来促进电荷转移，还显著增强了对O2的吸附，从而大幅提升了传质效率。在实验室条件下，以模拟可见光为光源，在空气中光催化产生H2O2速率高达 3588 μmol g-1 h-1 ，是原始g-C₃N₄的7.2倍；在室外自然阳光照射和空气环境下，该速率进一步跃升至 8845 μmol g-1 h-1，所产生的H2O2溶液直接用于荧光显色和快速降解靛蓝胭脂红染料，呈现巨大的应用前景。这项工作为推动光催化产H2O2的实际应用提供了一种切实可行的结构工程策略。本工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省泰山学者计划等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.77657
郭莉萍，齐鲁工业大学（山东省科学院）副教授，博士，硕士生导师。主要研究方向为有机半导体的结构设计及太阳能转化应用研究。主持国家自然科学基金1项、山东省自然科学基金2项，以第一/通讯作者在Adv. Funct. Mater.、ACS Energy Lett.、ACS Catal.等国际期刊发表SCI论文20余篇。主要研究方向为有机多孔材料的光/光热/电催化的应用。
周卫，齐鲁工业大学（山东省科学院）教授，博士（后），博士生导师。省杰出青年基金和省青年科技奖获得者、山东省高校青创团队负责人。入选科睿唯安（Clarivate）全球“高被引科学家”、全球10万顶尖科学家和全球前2%顶尖科学家终身科学影响力榜单。主要研究多孔纳米材料在能源环境光/电催化领域的应用，先后主持国家自然科学基金（6项）、省杰出青年基金等省部级项目二十余项，以第一/通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Agnew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.等期刊发表SCI论文230余篇，被他人引用23000余次，h因子85，ESI TOP 1%高被引论文30余篇，封面论文10余篇。出版中文专著2部、英文著作3章节，授权中国发明专利20余件（转化4件）、美国发明专利1件，获省科学技术奖一等奖2项、省青年科技奖及市青年科技奖等。先后担任中国感光学会青年理事会理事、中国感光学会光催化专业委员会委员、山东化学化工学会催化专业委员会委员、Advanced Powder Materials/Chinese Chemical Letters/Chinese Journal of Catalysis/EcoEnergy/Transactions of Tianjin University/Environmental Functional Materials/Material Communications/Nanomaterials等期刊编委/青年编委。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.77657