当前位置:首页 >> 学术资讯 >> 科研信息

【科学自立自强】西安交大张明明教授团队在单原子调控精准光催化领域取得新进展

2026/01/08

文章导读
你是否想过,光催化反应的选择性竟可精准控制到单原子级别?西安交大张明明团队突破性发现,通过调控金属笼中卟啉中心的单一金属原子(如Co、Ni、Cu、Zn),即可操纵电荷转移与能量传递路径,定向生成超氧自由基或单线态氧,实现α-松油烯氧化反应的高选择性调控——不同金属,不同产物。更令人振奋的是,团队还构建了超分子网络异相体系,显著提升催化剂稳定性与循环性能。这项原子级“精控”技术为绿色合成高附加值化学品提供了全新策略,相关成果已发表于《德国应用化学》并入选热点论文。
— 内容由好学术AI分析文章内容生成,仅供参考。

自然界中通过单一原子调控光化学反应的现象广泛存在,然而在人工光催化剂体系中实现原子级精度的催化选择性调控仍是该领域的重大挑战。

针对这一难题,西安交通大学材料学院张明明教授团队创新性地提出通过调控金属笼中卟啉配体的中心金属原子种类(Co、Ni、Cu、Zn),利用不同金属中心d轨道电子分布的差异性,精准调节配体与金属间的电荷转移过程,实现从电子转移到能量传递的可控切换,从而在光催化反应中定向生成不同的活性氧物种,最终实现选择性催化反应。具体而言,Co卟啉金属笼凭借Co原子未填满的3d轨道特性,优先发生配体-金属电荷转移过程,主要生成超氧阴离子自由基;而具有全满3d轨道的Zn卟啉金属笼则倾向于进行能量传递,特异性产生单线态氧;Ni和Cu卟啉金属笼则展现出介于二者之间的双重组分特性。这种活性氧物种的差异性生成机制,使得该系列催化剂在α-松油烯的光催化氧化反应中表现出显著的选择性差异,分别定向生成对伞花烃或驱蛔萜。值得一提的是,研究团队还通过金属卟啉与聚(4-乙烯基吡啶)间的次级配位作用,成功构建了超分子网络异相光催化体系,大幅提升了催化剂的稳定性和循环使用性能。该研究在金属笼框架内实现了单原子精度的活性氧路径调控,为设计新一代自适应光催化系统提供了创新思路,有望拓展至更多高附加值化学品的绿色合成领域。

【科学自立自强】西安交大张明明教授团队在单原子调控精准光催化领域取得新进展

近日,该研究成果以《单原子调控卟啉基金属笼中活性氧生成与网络交联用于选择性光催化》(Single-Atom-Modulated Reactive Oxygen Species Generation and Network Crosslinking in Porphyrin-Based Metallacages for Selective Photocatalysis)为题,发表于国际化学领域顶级期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition),并入选热点论文(Hot Paper)。论文第一作者为材料学院硕士研究生张怡親,通讯作者为张明明教授、李志凯副教授和张泽远副教授,西安交通大学金属多孔材料全国重点实验室为唯一通讯单位。研究工作获得了金属多孔材料全国重点实验室开放基金、国家自然科学基金、陕西省科技创新团队、化学生物协同物质创制全国重点实验室开放基金等项目支持,表征测试工作得到西安交通大学分析测试共享中心的协助。


版权声明:
文章来源西安交大,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。

相关学术资讯
近期会议

第九届声学、振动、噪声控制国际研讨会(CAVNC 2026)(2026-08-07)

第六届能源演进与电力工程大会:转型·智能·自治(EEPE-TIA 2026)(2026-08-07)

2026年无人机遥感与人工智能国际学术会议(URSAI 2026)(2026-08-08)

2026年智能医学与图像计算国际会议 (IMIC 2026)(2026-08-21)

2026年机械动力学、振动控制与噪声工程国际会议(ICMDVCNE 2026)(2026-08-22)

第七届信号处理、模式识别与计算机科学国际学术会议(SPCS 2026)(2026-08-28)

第十二届能源材料与电力工程国际学术会议 (ICEMEE 2026)(2026-08-28)

第六届互联网金融与数字经济国际学术会议(ICIFDE 2026)(2026-08-28)

第五届IEEE电子信息技术国际学术会议(IEEE-EIT 2026)(2026-08-28)

第六届智能交通系统与智慧城市国际学术会议(ITSSC 2026)(2026-08-28)

2026年能源存储、材料化学与先进电池技术国际会议(IESMAT 2026)(2026-9-16)

2026先进材料、机械制造与自动化技术国际会议(AMMMAT 2026)(2026-9-5)

2026年文化、艺术与社会发展国际会议(ICCASD 2026)(2026-9-30)

2026应用统计、数学与大数据国际会议(ICASMBD 2026)(2026-9-7)

2026年信息传输与网络技术国际会议(ICITNT 2026)(2026-9-23)

2026人机交互、智能控制与应用技术国际会议(HCIICAT 2026)(2026-9-16)

2026年城市规划发展与区域经济国际学术会议(UPDRE 2026)(2026-8-7)

2026年算法建模、机器学习与通信工程国际会议(ICAMMLCE 2026)(2026-8-26)

2027第七届机器人与控制工程国际会议(RobCE 2027)(2027-6-20)

2026年航空航天材料、结构动力学与控制国际会议(IAMSDC 2026)(2026-9-13)

小贴士:学术会议云是学术会议查询检索的第三方门户网站。它是会议组织发布会议信息、众多学术爱好者参加会议、找会议的双向交流平台。它可提供国内外学术会议信息预报、分类检索、在线报名、论文征集、资料发布以及了解学术资讯,查找会服机构等服务,支持PC、微信、APP,三媒联动。