化学与材料工程学院董玉明教授团队在Angew Chem Int Ed发表光合成联产C2H6 /H2O2研究成果

近日，我校化学与材料工程学院董玉明教授团队在光合成领域取得突破性进展，C₂H₆/H₂O₂联产的研究成果以“Activity Breakthrough in CO₂Photoreduction to C₂H₆via Accelerated Electron Accumulation from H₂O Photooxidation to H₂O₂”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上（DOI：10.1002/anie.202521909）。论文第一作者为博土研究生杨婷羽，通讯作者为董玉明教授和朱永法教授。

一直以来，CO₂还原制备C₂产物的合成效率受限于水氧化为氧气的缓慢动力学。这使得空穴无法被及时消耗，加剧与光生电子的复合。该过程显著阻碍了C-C偶联所需的多电子还原反应，导致C₂产物收率低下。因此，多数光催化系统的C₂产物产率被限制在5-10 μmol g⁻¹ h⁻¹的低水平。针对该问题，董玉明教授团队制备并合成了一种基于共轭堆叠噻吩的苯环功能化超分子催化剂，通过联产H₂O₂，实现了CO₂高活性高选择性还原产C₂H₆。

纯H₂O体系中C₂H₆生成速率达到101.1µmol g^-1h^-1，电子选择性达到98%，这是目前报道的纯水体系光催化剂中的最高水平之一。同时，该催化剂在太阳光照射下C₂H₆产率也能达到42µmol g^-1h^-1，电子选择性达到85%，表明该催化剂具备实际应用的潜力。该研究阐明了H₂O氧化生成H₂O₂高效催化CO₂转化C₂H₆的反应机制，为设计用于太阳能驱动C₂H₆高效生产的光催化剂提供了一种新策略，得到了国家自然科学基金重点项目、面上项目的资助。

图1.论文网络发表页面截图

图2.催化剂CBD上CO₂光还原产C₂H₆的反应机制