9月14日，我院毛宝东和施伟东教授团队在自然科学领域顶级期刊Nature Communications上发表研究论文“Designing 2D carbon dot nanoreactors for alcohol oxidation coupled with hydrogen evolution”。江苏大学为第一完成单位，博士生陈启涛为第一作者，毛宝东为第一通讯作者，李龙华、颜伟城、施伟东教授和苏州大学康振辉教授等为共同通讯作者。

现代催化的发展面临能源与化学品联产、清洁性和可持续性等挑战，同时催化研究的复杂性也日益突出。光催化因其环境友好和绿色特点，被视为实现可持续未来的重要工具。新型催化剂的设计目标是实现多功能集成，关键在于将化学反应、传质和产物分离的知识融入新型光催化剂的设计中。与此同时，纳米反应器的内建电场驱动力对于反应物与产物的快速扩散和有效分离至关重要。

该工作展示了一种有前景的绿色光催化剂设计，使用精细调控的Cu-ZnIn₂S₄纳米片和碳点作为构建单元，能够在纳米空间中集成反应、传质和分离功能，模拟一个微型的纳米反应器。根据原位谱学和内建电场计算模拟，由于电荷积累和传质的增强，这种功能集成大大促进了苯甲醇氧化耦联析氢反应动力学，氢气/苯甲醛的产生率达到45.95/46.47 mmol g^-1 h^-1，分别为纯ZnIn₂S₄的36.87和36.73倍。通过DFT计算表明苯甲醛的高选择性的关键是Cu(II)介导的中间体构象翻转和随后的π-π共轭实现的有效分离。这项工作展示了可用于耦合可持续系统的光催化剂纳米反应器多功能整合设计的概念验证。

该工作得到了国家自然科学基金杰青和面上等项目资助。

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1038/s41467-024-52406-2