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      教學科研

      化工院碩士生發表關于低能耗、綠色且可持續方式生產H?O?的研究論文

      來源:化工院通訊員:方明鋒攝影: 編輯:雷蕾瀏覽:時間:2023-08-18

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      【南林新聞中心訊】過氧化氫(H?O?)作為一種環保型氧化劑,被廣泛用于化工生產、污水治理及其它工業生產過程。目前,工業上主要通過蒽醌氧化法來生產H?O?,該生產過程需要在高溫高壓的條件下進行且同時會產生大量的污染物,不符合綠色化學理念,因此,需要開發一種低能耗、綠色且可持續的方式來生產H?O?。近日,化學工程學院碩士研究生夏廣路在《AIChE Journal》發表了相關研究論文。

      近年來,光催化O?還原合成H?O?被認為是一種極具潛力的小規模制備H?O?策略,而光催化材料的設計是提高H?O?產率的關鍵。通過共價鍵連接而成的共價有機骨架材料(COFs)由于其較高的比表面積、易于調控的分子結構及較強的可見光吸收能力,作為光催化材料吸引了大量的關注。另外,在COFs結構中構建供-受體單元將會為電子傳輸提供既定通道,由此大大促進了光生電子和空穴的分離和傳輸,最終提高其光催化活性。

      該文章制備并研究了三種通過β-酮烯胺鍵連接的COFs(TpTt-COF、TAPT-COF及TpPa-1)在可見光、純水和環境空氣下光催化H?O?合成中的表現。結果表明,含有三嗪缺電子結構的TpTt-COF具有最高的光催化產H2O2性能(2647 μmol·L-1),歸因于其結構中明確的供-受體結構、較短的電子傳輸距離及較窄的帶隙。TpTt-COF在純水及環境空氣下產H?O?的太陽能轉化效率能夠達到0.076%,接近自然界植物光合作用對太陽能的平均利用效率(0.1%)。為了增強粉體光催化材料的實用性,考慮到三聚氰胺海綿(MS)表面的氨基能夠參與TpTt-COF制備過程中β-酮烯胺連接鍵的形成,研究將TpTt-COF穩定且均勻地錨定在MS上形成TpTt-COF/MS,結果表明,該材料依然具備較好的光催化產H?O?性能。

      研究成果在化工領域頂級期刊《AIChE Journal》(美國化學工程師協會會刊)上發表,題為“Electron-deficient covalent organic frameworks anchored on melamine sponges for visible-light-driven H?O? evolution”(https://doi.org/10.1002/aic.18192)。我校為唯一完成單位。姚建峰教授和青年教師邱健豪為通訊作者。

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