光解水產氫技術是將太陽能轉化為綠色氫能的有效方法之一,有助于解決目前人類社會面臨的環(huán)境問題和能源危機。
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但目前光解水產氫技術的效率很低,若加入空穴犧牲劑來提升產氫活性則會大大增加生產成本,因此很難實現產業(yè)應用。在這種情況下,開發(fā)新型基于光解水產氫技術的有機合成反應,制備高附加值化學品是一個更有價值也更易實現產業(yè)應用的策略。
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烯烴的催化加氫反應是有機合成中最為重要的基礎反應之一,在藥物及其中間體、食品添加劑、香料等精細化學品制造領域具有重要作用。傳統(tǒng)的烯烴催化加氫反應主要以氫氣為氫源,在較高的溫度和壓力條件下進行,不僅設備要求高,成本和危險性也很高。水作為最為理想的氫源,具有資源極其豐富、價格低廉且綠色安全等優(yōu)點。
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然而,由于水分子中O-H鍵的離解能很高,有效的活化水分子產生活性氫用于有機合成反應一直是一個很大的挑戰(zhàn)。近年來,光催化水分解制氫技術的不斷發(fā)展為實現溫和條件下以水為氫源的催化加氫反應提供了新的思路。
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圖1.基于光解水產氫技術的烯烴加氫反應制備精細化學品
據此,深圳大學邱春天研究員所在課題組制備了碳化氮納米片雙功能催化劑,以水為氫源,構建了一步光解水產氫用氫協同催化反應體系,實現了在常溫常壓可見光照射下的烯烴加氫反應。
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該方法具有安全性高、反應條件溫和、設備要求低、操作簡單等優(yōu)點。
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在該項工作中,研究者采用鹽(KCl)輔助法制備得到的氮化碳納米片催化劑相較于原始的氮化碳材料,產氫性能提升超過30倍。
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同時,通過系統(tǒng)的反應條件篩選,構建了一步光解水產氫用于烯烴加氫反應的協同催化體系,成功利用了光解水技術實現溫和條件下的烯烴催化加氫制備精細化學品。
該研究拓展了光解水產氫技術在光催化有機化學物合成領域的應用,為合理利用太陽光實現太陽能向化學能的轉化提供了新的思路。
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Fan X, Yao Y, Xu Y, et al. Visible‐Light‐Driven Photocatalytic Hydrogenation of Olefins Using Water as the H Source[J]. ChemCatChem.
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