我校白杰教授、梁海欧副教授研究团队在利用氧气光催化还原制备过氧化氢研究中取得进展

近日，我校化工学院白杰教授、梁海欧副教授团队联合东北师范大学王恒国教授在光催化氧气还原合成H₂O₂研究中取得进展。

 过氧化氢（H₂O₂）作为一种重要的绿色氧化剂，在化学合成与能源领域中具有广泛应用。太阳能驱动光催化可在温和条件下由氧气原位生成H₂O₂，为其可持续生产提供了一条具有前景的路径。然而，H₂O₂的总产率受到其在催化剂表面易于发生逆反应（如分解或歧化反应）的限制，尤其是在光照条件和催化剂–溶液界面处，H₂O₂难以有效累积。因此，合理设计催化剂结构，实现H₂O₂吸附与脱附之间的优化平衡，成为提升其产率的关键。本研究通过在骨架中引入强吸电子磺酸基团，并将单个Ni原子锚定于两种不同配位位点，成功构建了两种金属种类相同但局域场环境和配位微环境显著差异的催化剂。密度泛函理论（DFT）计算表明，N配体能够有效重新分布Ni原子周围的电子密度，削弱*OOH中间体的吸附强度，从而加速H₂O₂的脱附过程。同时，N配位作用还通过重构界面能带结构增强内建电场，进一步促进光生电荷的分离与迁移。该研究提出了一种具有普遍适用性的催化剂设计策略，为光催化合成H₂O₂提供了明确且富有指导意义的新思路。

图2 T-S/NNiO在产H₂O₂中的光催化性能

图3 T-S/NNiO和T-S/NiO的KPFM及fs-TAS分析结果

本研究成果获得以下项目支持：国家自然科学基金（项目编号：12505374）；内蒙古工业大学校级科研启动金（项目编号： BS2025003）。相关研究文章“Synergistic Regulation of Charge Delocalization and Built-In Electric Field in COF-Supported Single-Atom Catalysts for Enhanced H₂O₂ Photosynthesis”（https://doi.org/10.1002/adma.74346）在国际顶级期刊《Advanced Materials》（IF：29.0）发表，团队中2023级博士研究生张曼，张意达副教授为共同第一作者，白杰教授、梁海欧副教授，东北师范大学王恒国教授为论文共同通讯作者，我校为论文第一单位。

图4 论文页面