隨著全球能源需求和環(huán)境問(wèn)題的日益增長(zhǎng)，清潔和可持續(xù)能源的利用和發(fā)展受到人們極大關(guān)注。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的5-羥甲基糠醛(HMF)催化氧化為2,5-二甲酰基呋喃(DFF)并伴隨H2的釋放被認(rèn)為是一種很有前景的方法，然而，設(shè)計(jì)和合成具有高活性和穩(wěn)定的光催化劑仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。基于此，山東大學(xué)黃柏標(biāo)和王澤巖等報(bào)道了一種柔性超薄石墨氮化碳(UCNT)，以實(shí)現(xiàn)高效5-羥甲基糠醛(HMF)氧化。歸因于HMF和UCNT之間的強(qiáng)特異性相互作用，在可見(jiàn)光照射下，UCNT在將HMF選擇性氧化為DFF以及產(chǎn)H2方面表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性能，活性分別為95.0 μmol g-1 h-1和92.0 μmol g-1 h-1，UCNT的AQY在365 nm入射單色光處達(dá)到0.33%，并且隨著波長(zhǎng)的增加，AQY顯著降低。重要的是，UCNT還表現(xiàn)出高DFF選擇性(95%)和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在25小時(shí)測(cè)試期間，沒(méi)有觀察到產(chǎn)H2的明顯下降。固態(tài)核磁共振(NMR)和密度泛函理論(DFT)結(jié)果表明，HMF分子的扭曲結(jié)構(gòu)可以在HMF和UCNT之間形成強(qiáng)相互作用，降低HMF氧化的脫氫能壘，進(jìn)而提高了催化活性。此外，原位電子自旋共振(ESR)俘獲測(cè)試表明: ·C6H4O3是HMF原位氧化過(guò)程中的關(guān)鍵自由基中間體。該項(xiàng)工作闡明了復(fù)雜生物質(zhì)分子在柔性催化劑表面上的相互作用，并為多相催化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的進(jìn)一步發(fā)展提供了見(jiàn)解。Photocatalytic Selective Oxidation of HMF Coupled with H2 Evolution on Flexible Ultrathin g-C3N4 Nanosheets with Enhanced N-H Interaction. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.1c05357
