可见光驱动无添加剂光催化氧化糠醛制备马来酸联产绿色氢气的可持续策略

来自国内的研究人员开发了一种新型Pd???Ru双金属Z型光催化剂(1.5Pd3Ru@OCN/WO3)，实现了可见光下糠醛选择性氧化与水解制氢的协同反应，获得22.33 mmol g?1 h?1的产氢速率和85%选择性的马来酸产物(6.69 mmol g?1 h?1)。该研究通过溶剂调控实现产物精准控制，为生物质高值化利用与清洁能源生产提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究展示了可见光驱动的"一石二鸟"催化策略：在无添加剂条件下，巧妙利用钯钌合金纳米颗粒修饰的Z型OCN/WO₃光催化剂，将生物质衍生物糠醛高效转化为高值化学品马来酸，同时通过水分解产生清洁氢气。

催化剂中精心设计的Pd???Ru合金纳米颗粒发挥着电子陷阱和质子活化中心的双重作用，其低费米能级特性经光电化学研究证实可显著提升电荷分离效率。通过紫外光电子能谱(UPS)、价带X射线光电子能谱(VB-XPS)和原位XPS分析，揭示了Z型异质结促进的定向电荷迁移机制。

有趣的是，研究人员发现只需调节溶剂环境就能精准控制产物选择性，在马来酸和马来酸酐之间灵活切换。时间相关单光子计数等技术证实该体系具有超长电荷寿命(＞3 ns)，而电子顺磁共振(EPR)和电喷雾电离质谱(ESI-MS)则捕捉到了关键的C₅H₃O₂•自由基中间体，完整解析了由O₂•^?和•OH介导的氧化反应路径。

这项技术展现出卓越的绿色化学指标：原子经济性＞90%，E因子＜0.5，且催化剂可循环使用10次以上性能不衰减，为生物质精炼与可再生能源生产提供了教科书级的范例。