华南理工彭新文课题组ACB: [email protected]高效催化木糖氧化为木糖酸

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http://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120180

前 言

近期，Applied Catalysis B: Environmental杂志在线颁发了华南理工大学彭新文传授团队在光催化生物质范畴的最新研究结果。该事情报道[email protected]高效催化木糖氧化为木糖酸的事情。论文第一作者为：李铭赛，论文配合通讯作者为：彭新文，钟林新。

配景先容

试验室重要依托华南理工大学轻工科学与工程学院、制浆造纸工程国度重点试验室、造纸与污染操纵国度工程中间、国度教诲树模中间等单元，重要从事生物质新质料与转化使用底子研究、生物质基能源质料与功效高分子构建技能及在有机合成、能源化学品、电催化与储能、智能传感与柔性/2D质料等范畴应用。本文旨在构建新型高效的光催化剂，并使用光催化的方法对单糖举行高效选择性氧化，做到单糖的高值化使用。为更好的实现生物质资源的高值化使用提供了一种新思绪。

本文亮点

以硫酸锌和硫酸铋为Zn源和Bi源，通过水热法制备得到了Zn掺杂的Bi2S3纳米片光催化剂，并应用于光催化氧化木糖合成木糖酸。研究效果评释，[email protected]具有二维片状布局，与纯硫化铋光催化剂相比，2D [email protected]光催化剂具有更广的可见光范畴，在碱性条件下可以较好地催化木糖合成木糖酸。与传统的硫化物相比，进步了其抗光腐化性能，为传统的硫化物光催化剂提供了一种新的进步光催化稳健性能的途径。联合催化历程利用的催化剂制备较为简洁、稳健性好、能耗低和重复使用等长处，阐明该催化制备木糖酸的历程在产业生产上具有必然的潜力。

图文剖析

本研究事情中的催化剂通过一步水热法合成制得，通过SEM，TEM等相干表征可知，[email protected]具有典范的二维片状布局，在HRTEM中可以看到ZnS和Bi2S3晶格条纹，晶面与XRD数据相符合。

图1. 催化剂的合成及形貌表征

通过XPS数据可知，在催化剂中Bi元素为正三价；Zn元素为正二价；硫元素为负二价。通过固体紫外数据评释，随着锌元素参加的量的差别，光汲取范畴产生改变，带隙随之转变。

图2. 催化剂的XPS谱图及带隙阐发

以[email protected]作为光催化剂光催化氧化木糖合成木糖酸。在反响条件为100 mg木糖，40 mg催化剂，9 mL水，1mL 0.8 mol /L KOH，40 ℃，反响2小时条件下，木糖的转化率和木糖酸的产率可达91.67%和74.24%，试验效果评释，催化剂在轮回利用10次后，木糖的转化率和木糖的产率依旧可以到达最初值的99.53%和92.3%。

图3. 催化剂光催化性能阐发

通过DFT理论盘算、ESR和XPS价带谱等相干数据评释，Zn的引入加强了催化体系的反响性能，木糖可以高效选择性氧化为木糖酸，在反响体系中起重要作用的活性物种是羟基自由基。

图4. 反响机理阐发

全文小结

以硫酸锌和硫酸铋为Zn源和Bi源，通过一锅水热法制备得到了Zn掺杂的Bi2S3纳米片光催化剂，并应用于光催化氧化木糖合成木糖酸。研究效果评释，2D [email protected]具有典范的纳米二维片状布局，与纯硫化铋光催化剂相比，[email protected]光催化剂具有更广的可见光范畴，在碱性条件下可以较好地催化木糖合成木糖酸。颠末10次轮回的试验后，2D [email protected]的催化性能并没有显着的降落，与传统的硫化物相比，进步了其抗光腐化性能，为传统的硫化物光催化剂提供了一种新的进步光催化稳健性能的途径。在此研究中，木糖的转化率和木糖酸的产率可达91.67%和74.24%，联合催化历程利用的催化剂制备较为简洁、稳健性好、能耗低和重复使用等长处，阐明该催化制备木糖酸的历程在产业生产上具有必然的潜力。

作者先容

彭新文，华南理工大学传授。重要研究偏向为：生物质新质料与转化使用底子研究、生物质基能源质料与功效高分子构建技能及在有机合成、能源化学品、电催化与储能、智能传感与柔性/2D质料等范畴。

国度“万人打算”科技创新青年拔尖人才（2019），中国新锐科技人物（2020），广东省良好青年基金得到者（2016）、“广东特支打算”科技创新青年拔尖人才（2015）、教诲部学术新人奖得到者（2012）、广州市“珠江科技新星”得到者（2014）。在生物质高值化使用与新能源质料与器件等方面取得了多项创新性结果。主持完成国度天然科学基金、省部级科研项目20余项，获教诲部天然科学奖二等奖3项；申请国度发明专利40余件，此中授权中国发明专利15件。比年来在国际顶级学术期刊“Nature com., Adv. Mater., Adv. Fun. Mater., ACS Nano., Nano Energy., Energy Storage Mater.,”等颁发SCI论文120余篇；参加编写英文专著4部。在紧张的国际国内学术集会做聘请陈诉50余次，兼任国度天然科学基金、国度人才项目、中国颗粒学会青年理事、广东省天然科学基金等评审专家、广州市科协促进会特聘专家、广东省生物质热解工程技能研究中间学术委员会委员、几其中英文期刊客座编辑。

文献信息

Mingsai Li, Linxin Zhong, Wei Chen et. al. Regulating the electron–hole separation to promote selective oxidation of biomass using [email protected] nanosheet catalyst. Applied Catalysis B: Environmental, 292: 120180.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321003064

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