日前，东南大学能源与环境学院肖睿、张会岩教授领衔的清洁能源团队在国际著名期刊《science advances》上发表了题为“near-infrared light-driven biomass conversion”的论文，报道了该团队在生物质高值化利用方面的最新研究成果。
生物质是地球上最丰富的可再生碳资源，可以作为化石原料的理想替代品，满足人类对物质和能源日益增长的需求。但是，生物质复杂稳定的结构阻碍了其高效定向转化。光催化技术具有反应条件温和，且能够利用太阳能驱动反应等优势，并能有效实现生物质结构中特定化学键的断裂与生成，从而将生物质高选择性地转化为高值化学品和燃料。但目前光催化技术仍局限于利用太阳光谱中的紫外光和可见光，而对占太阳光谱约一半的近红外光难以利用，限制了系统的能量转化效率。
团队开发设计了一种能高效利用近红外光的光催化系统，实现了生物质的高效定向转化，并揭示了近红外光与生物质转化反应的匹配机制。以生物质衍生物5-羟甲基糠醛（hmf）转化为探针反应，发现在近红外光下直接产物是高附加值的5-甲酰基-2-呋喃甲酸（ffca，一种重要的化工原料），而在紫外或可见光下的主要产物是2，5-二甲酰呋喃（dff，生产ffca的中间产物 ）。该系统不仅实现了近红外光能量的利用，而且将原来两步反应并为一步，高选择性高产率制备ffca。实验和理论结果均表明近红外光下的光热协同光催化效应是导致产物定向特异性的主要原因。另外，近红外光对于原生生物质（如桦木）和其它生物质衍生物（如葡萄糖）的转化也表现出明显的定向选择性，这为生物质资源光催化高效转化提供了新的途径。
清洁能源团队2022级博士研究生洪龙飞和张会岩为论文共同第一作者，张会岩、肖睿和副教授储升为共同通讯作者，东南大学为论文唯一单位。近年来，肖睿、张会岩教授团队在国家重点研发、国家自然科学基金等项目资助下，在生物质/有机固废高值化利用领域取得了一系列重要进展，提出将光电、微波、等离子体等多种能量引入传统热转化过程中，形成耦合互补，在温和条件下实现零碳/负碳高值转化的新方法。
文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn9441
来源：能源与环境学院