近日，材料與化學(xué)工程學(xué)院2022級高分子材料與工程專業(yè)本科生游錦芳（指導(dǎo)教師李心忠教授），以第一作者在工業(yè)催化領(lǐng)域著名期刊《Applied Catalysis A，General》（中國科學(xué)院2區(qū)）發(fā)表題為《Visible light-driven aerobic oxidation of amines coupling with H2O2production catalyzed by CoPc/alkali metal-doped g-C3N4 Z-scheme heterojunction》的學(xué)術(shù)論文，報道了學(xué)院在高附加值精細化品綠色合成領(lǐng)域中取得的最新進展。
該研究從課題組開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的K/Na雙離子摻雜g-C3N4納米片出發(fā)，通過可控分子自組裝，在其表面引入了酞氰鈷（CoPc）單分子層，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)新穎的Z-scheme型異質(zhì)結(jié)CoPc/K/Na/PCN-1-3，以其為高活性、高選擇性可見光催化劑，直接以普通LED燈為光源，成功實現(xiàn)了室溫反應(yīng)條件下，芐胺氧化偶聯(lián)合成亞胺與過氧化氫發(fā)生相耦合。CoPc/K/Na/PCN-2表現(xiàn)出最佳催化性能，芐胺轉(zhuǎn)化率92.0%，亞胺選擇性大于99%，過氧化氫產(chǎn)率3.40 mmol·g-1·h-1。催化體系還同時具有良好的底物耐受性和循環(huán)使用，選用的9種芐胺均可順利反應(yīng)生成目標(biāo)亞胺。連續(xù)循環(huán)使用5次，催化活性和選擇性保持不變。
催化機制為：基于Z-scheme載流子路徑的芐胺氧化偶聯(lián)與分子氧還原協(xié)同促進過程，即CoPc 導(dǎo)帶上的光生電子，通過定向遷移至K/Na/PCN價帶，提高了CoPc 價帶上光生空穴（h+）的氧化還原勢，h+連續(xù)抽取芐胺分子中的兩個氫原子得到活性中間體芐胺亞胺，芐胺亞胺再與一分子芐胺脫氮偶聯(lián)生成目標(biāo)產(chǎn)物亞胺。抽取的兩個氫原子則與K/Na/PCN導(dǎo)帶上生成的超氧自由基相結(jié)合，經(jīng)2e-ORR路徑生成過氧化氫。亞胺類化合物是一類重要的高附加值精細化學(xué)品合成中間體，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料香料的合成，這一發(fā)現(xiàn)為環(huán)境條件下，可見光催化合成亞胺類化合物提供新的路徑和思路。
《Applied Catalysis A，General》由Elsevier創(chuàng)辦，是國際性的學(xué)術(shù)期刊，主要發(fā)表關(guān)于工業(yè)合成領(lǐng)域催化劑及催化反應(yīng)、新催化材料、新技術(shù)的新理解，特別是具有潛在工程應(yīng)用價值的研究性成果。
另悉，近日，材化學(xué)院2021級高分子材料與工程專業(yè)林梓桐同學(xué)、2021級化學(xué)（師范類）專業(yè)吳銳秋同學(xué)以共同第一作者身份在《Inorganic Chemistry》（SCI收錄，無機化學(xué)一區(qū)，TOP期刊）發(fā)表題為《A Porphyrin-Based MOF Thin Film with Oriented Nanosheet Arrays for Optimizing Nonlinear Optical Response》的學(xué)術(shù)論文，展示了他們的研究成果，論文通訊作者為我院李德晶教授和吳祥宗老師，該工作得到了國家自然科學(xué)基金項目（22205090）、福建省自然科學(xué)基金項目（2022J05232），發(fā)樹慈善基金重點項目（MFK24005），福建省科技廳聯(lián)合創(chuàng)新項目（2023Y4021）和閩江學(xué)院引進人才科技預(yù)研項目（MJY22002）的支持。
三階非線性光學(xué)材料在信號處理、光限幅、數(shù)據(jù)存儲、光通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。二維片狀材料由于其獨特的光電特性，在設(shè)計具有優(yōu)異非線性特性器件方面?zhèn)涫荜P(guān)注。金屬-有機框架（MOFs）材料作為一類有機-無機雜化材料，結(jié)合了有機、無機材料的雙重優(yōu)勢，在非線性領(lǐng)域中體現(xiàn)出了極大的研究價值。該工作中研究者通過液相外延法利用四吡啶基卟啉鈷和乙酸鋅為原料制備了一例具有單一生長取向的二維MOFs薄膜ZnTPyP(Co)，該ZnTPyP(Co)薄膜由許多近似垂直堆疊的納米片組成，表現(xiàn)出了優(yōu)異的非線性響應(yīng)和良好的光限幅特性。
（材化學(xué)院 張威 李心忠 黃詩佳 通訊員 張威）
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