近日，化學工程學院生物質(zhì)化工團隊在新型光催化材料設計并用于生物質(zhì)平臺分子光氧化升級方面取得重要研究進展，相關研究成果以“Synergetic Effect of Heterojunction and Sulfur Vacancy on ZnIn2S4/CeO2 to Enhance the Photocatalytic Performance of 5‐Hydroxymethylfurfural into 2,5‐Diformylfuran”為題發(fā)表在材料科學領域國際權威TOP學術期刊《Advanced Functional Materials》（IF=18.5）上。昆明理工大學化學工程學院為論文第一完成單位，學院2023級博士研究生王玥為論文第一作者，張俊華教授為論文通訊作者。

通過光催化將可再生木質(zhì)纖維素生物質(zhì)催化升級為高附加值化學品是實現(xiàn)“碳中和”的一種高度環(huán)保可持續(xù)的方法。在選擇性光氧化5-羥甲基糠醛（HMF）制備2,5-呋喃二甲醛（DFF）過程中，光生載流子的高效分離和活性氧物種超氧自由基（·O- 2）的快速生成是提高光催化劑性能的關鍵。異質(zhì)結和缺陷構建被認為是提高半導體光催化活性的有效策略。

基于此，該研究通過一步水熱法構建ZnIn2S4/CeO2異質(zhì)結并精準調(diào)控硫空位濃度，成功實現(xiàn)HMF向DFF的高效光催化轉化，在室溫空氣條件下80 min實現(xiàn)HMF全轉化，DFF選擇性為96.1%，產(chǎn)率高達952.6 μmol g-1 h-1，優(yōu)于已有報道的光催化劑。有趣的是，即使在高HMF濃度（100 mM）條件下，其性能仍然顯著（HMF轉化率83.0%，DFF選擇性96.3%）。實驗和理論研究表明，硫空位和S型異質(zhì)結的協(xié)同作用促進了光載流子的分離和氧的活化，顯著促進了·O- 2的產(chǎn)生，從而促進光催化氧化反應。該研究為從生物質(zhì)分子中生產(chǎn)高附加值化學品的高效光催化劑的開發(fā)提供了見解。

上述研究工作得到了國家自然科學基金、云南省科技廳昆明理工大學“雙一流”創(chuàng)建聯(lián)合專項重點項目以及云南省興滇英才支持計劃青年人才項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202415842