研究通过模拟叶片实现高效光催化生产过氧化氢

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近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员刘健团队和澳大利亚昆士兰大学教授张西旺团队合作，在人工光合成过氧化氢（H₂O₂）研究方面取得新进展。团队通过模拟植物叶片的气孔结构，有效提升催化剂光催化生产H₂O₂的性能，使其太阳能到化学能的转化率达到1.23%。相关成果发表在《先进功能材料》上。

模拟结构示意图（研究团队供图）

人工光合作用可以利用太阳能将地球上丰富资源转化为必要的物质，以实现可持续发展。近年来，H₂O₂因为具有广泛的应用领域，可作为氧化剂和新兴的能源燃料而广受关注。但是，目前光催化生产H₂O₂的效率仍然较低。

RF树脂作为一种窄带隙半导体聚合物，近年来在光催化生产H₂O₂方面展现出重要潜力。

本工作中，合作团队通过胶束介导界面自组装策略，在还原氧化石墨烯（rGO）表面生长二维的介孔间苯二酚—甲醛（RF）树脂，形成了RF树脂-rGO-RF树脂的三明治结构。材料中的介孔通道犹如植物叶片的气孔，可以有效的提升材料的传质能力。

合作团队通过增强材料的电子传递和传质能力，促进了光催化剂的光催化能力。并且在模拟太阳光下，可以实现1.23%的太阳能到化学能的转化，这是目前文献报道的粉末催化剂光催化H₂O₂生产领域的最高效率值。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202213173