近日，大連化物所生物能源研究部生物能源化學(xué)品研究組(DNL0603組)周旭凱研究員等在共價(jià)有機(jī)框架材料(COFs)研究方面取得新進(jìn)展，提出通過單線態(tài)氧(1O2)參與的COFs光誘導(dǎo)Achmatowicz重排反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)增值，以及高效協(xié)同生產(chǎn)過氧化氫(H2O2)的新策略。
 

　　科研人員通過調(diào)控聚酰亞胺基COFs的氮含量，構(gòu)建了1O2的高效生成平臺。研究發(fā)現(xiàn)，降低氮含量可以顯著提高1O2產(chǎn)率：在糠醇(FFA)體系中，H2O2通過Achmatowicz重排路徑生成，H2O2生成速率為4549μmol·g-1·h-1，該速率是純水氧化還原反應(yīng)路徑的10倍。科研人員進(jìn)一步利用機(jī)理研究揭示了該過程的反應(yīng)途徑，單線態(tài)氧優(yōu)先與FFA結(jié)合，繞過空穴氧化，引發(fā)罕見的Achmatowicz重排，生成H2O2。該反應(yīng)可產(chǎn)生6-羥基-(2H)-吡喃酮(PN，66美元/g，Ambeed Inc.)，而不產(chǎn)生如2-呋喃甲酸(0.04美元/g，Ambeed Inc.)、糠醛(0.6美元/g，Alfa Aesar Inc.)等傳統(tǒng)氧化產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)物價(jià)值提高了2至3個(gè)數(shù)量級，且可同時(shí)生產(chǎn)出H2O2，將高價(jià)值化學(xué)品生產(chǎn)與高效的H2O2生產(chǎn)相結(jié)合，為持續(xù)的光催化反應(yīng)提供新策略。
 

　　相關(guān)研究成果以“Singlet-Oxygen-Driven Cooperative Photocatalytic Coupling of Biomass Valorization and Hydrogen Peroxide Production Using Covalent Organic Frameworks”為題，于近日發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上。該工作的第一作者是我所DNL0603組博士研究生薛強(qiáng)。相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。(文/圖 周旭凱、薛強(qiáng))