化工學(xué)院綠色催化研究團(tuán)隊圍繞國家重大需求和學(xué)術(shù)前沿，致力于能源環(huán)境催化和含氟化合物合成兩大課題的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，開展高效催化劑的設(shè)計合成和綠色催化過程的開發(fā)及應(yīng)用相關(guān)科學(xué)問題的研究工作。近年來，在光、電、熱催化實現(xiàn)高效低碳烷烴脫氫、超臨界流體介質(zhì)中綠色催化、含氟高分子合成、生物質(zhì)和碳一資源的催化轉(zhuǎn)化、電解水產(chǎn)氫和氧的催化體系開發(fā)等方面開展了大量工作并獲得諸多成果。近期，綠色催化團(tuán)隊王偉濤老師課題組在芳烴及生物質(zhì)的綠色催化轉(zhuǎn)化為高值化學(xué)品方面取得一系列重要進(jìn)展，相關(guān)成果在Chemical Engineering Journal、Separation and Purification Technology和Journal of catalysis等國際學(xué)術(shù)期刊上連續(xù)發(fā)表5篇研究型論文。

1. 雙缺陷光催化體系實現(xiàn)無溶劑一鍋法高效合成亞胺

團(tuán)隊開發(fā)出一種N、S雙缺陷CdIn₂S₄/C₃N₄的Z型異質(zhì)結(jié)光催化劑，成功實現(xiàn)無溶劑條件下醇氧化與硝基芳烴還原的串聯(lián)耦合反應(yīng)，高效合成亞胺類化合物。在可見光照射下，該催化劑實現(xiàn)了苯甲醇選擇性氧化為苯甲醛、硝基苯還原為苯胺的串聯(lián)反應(yīng)，最終亞胺產(chǎn)率達(dá)78.6%，選擇性98.0%，生成速率高達(dá)786 μmol·g^-1·h^-1，這一性能超越了目前報道的所有溶劑型及無溶劑型光催化體系。該工作以“N, S dual defected CdIn₂S₄/C₃N₄ enhancing one-pot solvent-free photocatalytic synthesis of imine from alcohol oxidation and nitroaromatic reduction under visible light”為題發(fā)表在《Separation and Purification Technology》。20級博士姜旭祿為第一作者，王偉濤副教授和劉昭鐵教授為通訊作者。

2. 花狀異質(zhì)結(jié)光催化劑實現(xiàn)無溶劑芐胺高效氧化合成亞胺

團(tuán)隊開發(fā)出狀BiOX/TiO₂（X=Cl, Br, I）異質(zhì)結(jié)光催化劑，在無溶劑條件下實現(xiàn)芐胺高效氧化合成N-芐叉芐胺，突破了傳統(tǒng)溶劑型催化體系的效率瓶頸。在可見光照射下，BiOCl/TiO₂異質(zhì)結(jié)催化劑展現(xiàn)高達(dá)6316 μmol·g^-1·h^-1的N-芐叉芐胺生成速率，選擇性達(dá)99%，芐胺轉(zhuǎn)化率為87%。這一性能不僅遠(yuǎn)超無溶劑體系此前報道的最高形成速率（<5100 μmol·g^-1·h^-1），甚至可與傳統(tǒng)溶劑型催化體系媲美。該工作以“Boosting the solvent-free photocatalytic oxidation of benzylamine to N-benzylenebutylamine over BiOX/TiO₂ heterojunction nanoflowers”為題發(fā)表于《Separation and Purification Technology》。21級碩士張婷為第一作者，王偉濤副教授和劉昭鐵教授為通訊作者。

3. 無溶劑光催化體系突破芐醇氨氧化合成腈類化合物技術(shù)瓶頸

團(tuán)隊開發(fā)出In₂O₃/Au/POCN三元Z型異質(zhì)結(jié)光催化劑，首次實現(xiàn)無溶劑條件下芐醇有氧光催化氨氧化制備苯甲腈。通過構(gòu)建In₂O₃與磷氧共摻雜氮化碳（POCN）的Z型異質(zhì)結(jié)，并引入金納米顆粒作為電子橋，顯著提升了光生載流子的分離效率。研究首次揭示了無溶劑反應(yīng)中生成水的負(fù)面影響：水會占據(jù)催化劑活性位點并促進(jìn)腈水解為酰胺，而添加4?分子篩可通過除水使收率提升31.7%，這一發(fā)現(xiàn)為無溶劑催化體系的優(yōu)化提供了關(guān)鍵策略。該工作以“Solvent-free direct aerobic photocatalytic ammoxidation of benzyl alcohol to benzonitrile on In₂O₃/Au/POCN”為題發(fā)表在《Journal of Catalysis》。20級博士姜旭祿為第一作者，王偉濤副教授和劉昭鐵教授為通訊作者。

4. 電化學(xué)重構(gòu)策略助力生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化

團(tuán)隊開發(fā)出一種通過電化學(xué)重構(gòu)制備的高效電催化劑Co(OH)₂-NiSe@NF-R，成功實現(xiàn)5-羥甲基糠醛（HMF）電催化氧化制備2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的高選擇性轉(zhuǎn)化。研究團(tuán)隊通過設(shè)計Co(OH)₂-NiSe@NF前驅(qū)體，在堿性介質(zhì)中經(jīng)電化學(xué)重構(gòu)形成富含高價活性位點（CoOOH和NiOOH）的催化劑表面。研究揭示了Co(OH)₂-NiSe@NF重構(gòu)機(jī)理：重構(gòu)過程中硒元素被氧化為硒酸鹽（SeO₄^2-）并附著于氫氧化物表面，通過降低晶格羥基脫氫能壘，促進(jìn)高價金屬活性位點的形成。該工作以“Revealing the electrochemical reconstruction behavior of Co(OH)₂-NiSe for efficient the electrooxidation of 5-hydroxymethylfurfural”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》。23級博士生朱嘉琦為第一作者，王偉濤副教授、劉昭鐵教授和韓布興研究員為通訊作者。

5. 生物質(zhì)烷基化反應(yīng)中的酸堿點作用機(jī)制的深入探討

在熱催化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化方面，團(tuán)隊設(shè)計并制備了一系列不同酸堿種類/密度的多功能催化劑，通過系統(tǒng)研究5-羥甲基糠醛（HMF）在醇中的轉(zhuǎn)移加氫、醚化、縮醛化、開環(huán)和脫醚化等多種可能發(fā)生的單元反應(yīng)，成功獲得了多種高選擇性產(chǎn)物，如5-異丙氧甲基呋喃甲醛、5-異丙氧甲基呋喃醇、5-異丙氧甲基呋喃醇和2,5-呋喃二甲醇，并揭示了在不同催化條件下，HMF與醇類在不同催化位點上的轉(zhuǎn)化路徑（圖1e）。基于提出的反應(yīng)路徑，首次實現(xiàn)了HMF在多活性位點催化劑上轉(zhuǎn)化為呋喃三醚產(chǎn)物的過程，展現(xiàn)出優(yōu)異的活性和選擇性。該工作以“Insight into the Reaction Route and the Effect of Br?nsted and Lewis Acid for Alkylation of 5-Hydroxymethylfurfural”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》。22級博士生王歡為第一作者，王偉濤副教授、劉昭鐵教授和韓布興研究員為通訊作者。

原文鏈接:

[1] https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.133204

[2] https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.130021

[3] https://doi.org/10.1016/j.jcat.2024.115861

[4] https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164632

[5] https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157812

（核稿：黃文歡 編輯：趙誠）