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缺陷Zn3In2S6光氧化還原促進(jìn)二氫異喹啉和H2O2共生產(chǎn)
發(fā)布時(shí)間：2023-02-22 瀏覽量：2454
1. 文章信息
標(biāo)題Photoredox-promoted co-production of dihydroisoquinoline and H2O2 over defective Zn3In2S6
中文標(biāo)題：缺陷Zn3In2S6光氧化還原促進(jìn)二氫異喹啉和H2O2共生產(chǎn)
頁碼： 2210110
DOI： 10.1002/adma.202210110
2. 文章鏈接
https://doi.org/10.1002/adma.202210110
3. 期刊信息
期刊名：Advanced Materials
ISSN：1521-4095
2022年影響因子： 32.086
分區(qū)信息： JCR分區(qū)（Q1）,中科院1區(qū)TOP
涉及研究方向： 綜合性期刊
4. 作者信息：第一作者是 華東師范大學(xué)羅娟娟 。通訊作者為 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所施劍林院士、華東師范大學(xué)陳立松副教授 。
5. 光源型號(hào)：北京中教金源CEL-HXF300E7
光功率計(jì)型號(hào)：北京中教金源CEL-NP2000
文章簡(jiǎn)介
光合成以低成本和環(huán)境友好的方式生產(chǎn)過氧化氫（H2O2）是最可持續(xù)和最有前景的方法之一。然而，但光合成存在光生載流子利用率低和H2O2產(chǎn)率低的問題。雖然通過添加質(zhì)子供體（異丙醇或乙醇）可以降低合成H2O2的氧化屏障進(jìn)而提高H2O2產(chǎn)量，但是將不可避免地提高成本，與此同時(shí)，光生空穴（h+）的氧化能力被完全浪費(fèi)。因此，找尋一個(gè)特定的質(zhì)子供體能以高選擇性的方式自身氧化成高附加值的產(chǎn)物，同時(shí)促進(jìn)光催化產(chǎn)H2O2，是提升光催化體系整體經(jīng)濟(jì)效益的有效策略。
二氫異喹啉衍生物（DHIQs）是藥物合成和制藥工業(yè)中非常有價(jià)值的中間體，由四氫異喹啉衍生物（THIQs）的催化脫氫生產(chǎn)，然而存在生產(chǎn)成本高，操作程序復(fù)雜，選擇性差和破壞環(huán)境等缺點(diǎn)。通過大量文獻(xiàn)調(diào)研，已知通過光催化反應(yīng)得到四氫異喹啉的半脫氫產(chǎn)物是十分困難的，這通常伴隨有不理想的全脫氫產(chǎn)物異喹啉（IQs）的生成。因此，尋找一種高效的光催化劑在溫和條件下光合成高純度半脫氫產(chǎn)物（DHIQs），將是一個(gè)極具吸引力的策略。此外，充分利用THIQs脫氫產(chǎn)生的氫質(zhì)子可以提高原子利用率和產(chǎn)物價(jià)值。
基于此，中科院上海硅酸鹽研究所施劍林院士和華東師范大學(xué)陳立松副教授等人將THIQs用作獨(dú)特的質(zhì)子供體，用于熱力學(xué)上可行的選擇性半脫氫反應(yīng)，生成具有高附加值的DHIQs，同時(shí)在雙功能光催化劑Zn3In2S6的催化下，在一個(gè)光氧化反應(yīng)中耦合并促進(jìn)H2O2的生成。缺陷Zn3In2S6在可見光（λ≥400 nm）照射下分別以66.4 mmol h-1 g-1 和62.1 mmol h-1 g-1的高速率生成H2O2和DHIQ。
此外，作者還詳細(xì)探討了反應(yīng)機(jī)理和途徑。原位ESR分析、自由基捕獲實(shí)驗(yàn)及溶液中活性氧（ROS）的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)表明，ROS（·O2和1O2），h+ 和質(zhì)子供體（THIQs）之間的協(xié)同作用在光催化共生產(chǎn)H2O2和DHIQs反應(yīng)中起關(guān)鍵作用，這在以前的研究中基本上被忽略。同時(shí)，原位FTIR表明通過*OOH中間途徑在Zn3In2S6表面生成H2O2。該研究不僅有效地利用光生電子（e-）、h+以及多種活性氧的氧化還原能力來實(shí)現(xiàn)最大的原子利用效率，而且同時(shí)生成了太陽能液體燃料和高附加值化學(xué)品。
