我国学者在热活化触发光催化化学方面取得进展

　　

图 热活化触发光催化氧化甲苯苄基C-H和还原CO₂的机制示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号22125606、21976198、21777175）资助下，中国科学院生态环境研究中心宋茂勇课题组的研究成果以“热活化触发La₂Co_xMn_2-xO₆的光催化性能（Triggering photocatalytic performance of La₂Co_xMn_2-xO₆ via heat activation）”为题，于2023年10月24日在线发表于《美国科学院院刊》（Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America），论文链接为：https://doi.org/10.1073/pnas.2310004120。

　　La基钙钛矿拥有优异的吸光性能，但是价带光催化氧化电位的偏低使得许多化学键难以断裂。研究团队提出了“热活化，光断键”反应模式，用以触发La基钙钛矿的光催化活性。研究发现，利用加热能够活化降低甲苯的苄基C-H解离能，解决了光激发La₂Co_xMn_2-xO₆钙钛矿产生的h⁺氧化电位偏低难题，从而使光催化选择氧化甲苯苄基C-H反应发生。其中，光学性质最佳的La₂Co_1.5Mn_0.5O₆钙钛矿表现出最佳的光催化性能，对甲苯的转化率达到22866.67 mmol×g_cat^-1×h^-1，获得的高附加值产物产率达到550.00 mmol×g_cat^-1，这是目前所见报道中的最大值。此外，这种“热活化，光断键”模式同样适用于光催化还原CO₂反应。通过加热活化水的H-O，同时光激发La₂Co_1.5Mn_0.5O₆产生h⁺成功断裂H-O提供H⁺，触发光催化还原CO₂反应，生成单一产物CH₄。