宋茂勇研究组在热活化触发光催化方面取得新进展

　　La基钙钛矿拥有优异的吸光性能，但是价带光催化氧化电势的不足使得许多化学键难以断裂，限制了其在光催化反应中的应用。基于此，中国科学院生态环境研究中心宋茂勇研究团队开展了热活化触发La₂Co_xMn_2-xO₆钙钛矿光催化活性的研究。      

　　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⁺氧化电势不足难题，从而触发光催化选择氧化甲苯苄基C-H反应。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，这是目前所有报道中的最大值。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。      

　　这种热活化触发光催化的方式，不仅解决了光催化中价带氧化电势不足的难题，实现性能上从无到有的突破，也为开发更多光学性质优异的催化剂和丰富光热协同催化理论提供了新的途径。      

　　图1 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。      

　　相关研究成果发表于Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)。博士生陈程为第一作者，麻春艳副研究员和宋茂勇研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委杰出青年基金和面上基金（22125606, 21976198, 21777175）的支持。      

　　论文连接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2310004120     

　　环境纳米技术与健康效应重点实验室      

　　2023年10月25日