熊宇杰教授与陆洲教授合作在光催化醇类制备烯烃研究中取得重要进展

烯烃是在现代化工生产中至关重要有机原料，但世界范围内对烯烃类化合物的巨大需求导致化石能源消耗过多，寻找可持续的烯烃生产方法已成为一项紧迫的任务。生物质衍生的醇类具有高可持续性和可用性，是烯烃制备原料的有力候选者。然而，传统上在高温下使用强酸作为醇类脱水催化剂，仍将面临能源和环境相关问题的挑战。因此，在温和的反应条件下使用可再生能源驱动的催化体系对于醇类脱水制备烯烃具有重要的应用前景。

近日，我校熊宇杰教授与陆洲教授展开合作研究，采用具有大量晶格缺陷的非化学计量氧化钨W₁₈O₄₉纳米线作为光催化剂，通过光催化醇类脱水直接生成烯烃。以乙醇脱水为例，在紫外+可见+红外的全光谱光照条件下，在220°C即可实现275.5 mmol∙g∙cat^-1∙h^-1的乙烯生成速率，并具有高达99.9%的优异选择性。在此基础上，结合超快瞬态吸收光谱与原位X射线光电子能谱技术，深入研究了其中的光催化机理，发现缺陷氧化钨半导体中的带间和带内跃迁的协同作用对反应性能的促进及反应转化具有重要作用。

这项工作为可持续烯烃生产提供了新的方向，并展示了缺陷工程对光催化剂活性提高的多重作用。该成果以“Synergizing Inter and Intraband Transitions in Defective Tungsten Oxide for Efficient Photocatalytic Alcohol Dehydration to Alkenes”为题，近日在线发表于美国化学会JACS Au, 2022, DOI: 10.1021/jacsau.2c00146。该杂志为美国化学会旗舰杂志《美国化学学会》（JACS）的姊妹刊物。熊宇杰教授、陆洲教授以及中国科学技术大学龙冉教授、香港理工大学张宁博士为本文共同通讯作者。课题组青年教师李浩博士作为共同第一作者参与了本文的工作。安徽师范大学为本文共同通讯单位。