叶绿素调控BiOBr(110)晶面增强光催化二级胺偶联及甲基苯丙胺解毒研究

针对甲基苯丙胺(MAP)环境污染与资源化难题，研究人员通过叶绿素(Chl)模板调控合成(110)晶面暴露的BiOBr纳米花(G10 -BiOBr)，实现N-甲基苄胺(N-BA)光催化氧化偶联及MAP解毒。该研究揭示了Chl通过扩大(001)晶面间距促进(110)晶面暴露，激活单线态氧(1 O2 )攻击胺基的机制，产物经毒性评估证实安全，为毒品无害化处理与资源循环提供新范式。

　　

甲基苯丙胺（Methamphetamine, MAP）作为强效兴奋剂，其滥用不仅危害人体健康，更因查获毒品的处置难题成为全球性环境负担。传统处理方法能耗高且易造成二次污染，而MAP分子中的苯环和仲胺基团又暗示其具有资源化潜力。如何通过绿色化学手段实现MAP高效转化与解毒，成为环境科学与材料化学交叉领域的重要命题。

云南某研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究中，创新性地利用叶绿素（Chlorophyll, Chl）的生物模板效应，成功制备出(110)晶面高度暴露的BiOBr纳米花（G₁₀
-BiOBr）。该材料在可见光驱动下，不仅高效催化模型化合物N-甲基苄胺（N-BA）的氧化偶联，更首次实现MAP与N-BA的双分子偶联解毒。研究通过FESEM、XRD等表征证实，Chl通过调控BiOBr的(001)晶面间距促进(110)晶面暴露，进而增强单线态氧（¹
O₂
）生成能力，最终完成胺类化合物的选择性氧化。

关键技术方法包括：1）Chl介导的BiOBr晶体生长调控；2）紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）与光致发光光谱（PL）分析能带结构；3）电化学测试评估载流子迁移效率；4）以公安部门查获的MAP实际样品为底物进行转化实验。

【材料与试剂】
研究采用Yunnan Provincial Public Security Department提供的真实MAP样本，通过Chl与Bi³⁺
的配位作用调控BiOBr晶体取向，形成独特的纳米花结构。

【表征结果】
XRD分析显示Chl使BiOBr的(001)晶面间距从0.276 nm增至0.281 nm，FESEM证实材料形貌从厚纳米片转变为超薄纳米花，比表面积提升3.2倍。UV-vis DRS表明可见光吸收边带红移23 nm，PL光谱显示载流子复合率降低61%。

【环境意义】
偶联产物N-Benzylidene-1-Phenylmethanamine（N-BBA）的发育毒性实验显示无致畸效应，成功实现MAP去毒化。该策略为毒品无害化处理提供新思路，同时开辟了植物提取物调控半导体晶面的新途径。

结论指出，Chl的生物模板效应可精准调控BiOBr晶面暴露，其诱导产生的(110)晶面能高效活化¹
O₂
，实现仲胺类化合物的特异性氧化。该工作不仅建立MAP资源化升级的技术原型，更通过"自然-人工"协同的光催化体系设计，为环境污染物转化与高值化利用提供了普适性策略。研究获得国家自然科学基金（22062026）等项目的支持，相关技术已申请专利保护。