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《自然环境条件下过氧化氢的高效光催化合成》——欧阳钢锋教授应邀为我校环境健康研究院师生做学术报告

发布日期:2025-11-24

2025年11月24日,北疆环境健康大讲堂第九十四期系列学术报告会成功举办。本次报告会特邀中山大学大学欧阳钢锋教授,为我院师生带来题为《自然环境条件下过氧化氢的高效光催化合成》的精彩学术报告。报告会由要茂盛教授主持,研究院师生积极参与交流。

欧阳钢锋教授指出,传统光催化产过氧化氢面临三大“卡脖子”难题:光生载流子分离效率极低、分离后又极易复合、以及依赖寿命极短的超氧自由基中间体,导致实际产率低、催化剂易失活、在弱光下几乎失效。欧阳教授团队逐一攻克这些难题:他们首先通过分子内供体-受体以化学键相连的方式构建内建电场,将载流子分离能降至49 meV,远低于室温热扰动能量;接着借鉴植物光合作用中蒽醌的储能机制,将光生电子暂时储存在蒽醌结构中,使电子寿命从微秒级延长到1小时以上,彻底解决“氧气还没到、电子先复合”的问题;同时通过精准调控空穴分布位置,让空穴优先与水反应,双端协同大幅提升量子效率。

欧阳钢锋教授团队彻底抛弃了传统超氧自由基路径,转而发展出一种全新中间体。这种自由基被牢牢针定在聚合物骨架上,半衰期长达15分钟以上,既不会攻击催化剂自身,又能在阴天弱光下保持极高活性。

在实际应用中,欧阳教授团队将催化剂制成轻薄的可漂浮静电纺丝膜,只需轻轻铺在水面上,阳光一照即可原位产生大量过氧化氢。实验显示:在普通弱光下30分钟即可有效对大肠杆菌进行杀灭;在真实养殖水体中45分钟显著抑制有害菌,减少抗生素使用量,且对鱼类完全无害;对苯酚等难降解有机污染物也表现出极高的矿化效率。即便阴天,只需手机闪光灯稍作补光,消毒效果依然立竿见影。

从实验室到鱼塘、从纯水到真实复杂水体,欧阳锋教授团队通过材料设计与机理创新,实现阳光杀菌与阳光治污。未来,这项绿色、无二次污染、可循环使用的光催化技术,有望在分散式水处理、养殖水体消毒、蓝藻治理、甚至海上赤潮应急等领域发挥重要作用。