日前，AG真人娱乐能源與環境學院肖睿教授、張會岩教授領銜的清潔能源團隊在國際著名期刊《Nature Communications》上發表了題為“Renewable formate from sunlight, biomass and carbon dioxide in a photoelectrochemical cell”的論文，報道了該團隊在可再生合成燃料和生物質高值化利用方面的最新研究成果。
生物質廣泛存在于自然界中，是地球上最豐富的可再生碳資源，可以替代有限的化石原料以滿足人類日益增長的物質和能量需求。但與化石原料相比，生物質的結構更加複雜，如何高選擇性地将生物質定向轉化為高附加值的化學品和燃料是一項巨大的挑戰。與傳統的熱催化方法相比，光電催化技術的反應條件相對溫和，可以将生物質結構中某些特定官能團完整保留，選擇性地進行特定化學鍵斷裂。
在這項工作中，團隊開發設計了一種高選擇性斷裂生物質C-C連接鍵的光電催化系統，以葡萄糖作為模化物，在光陽極上C-C鍵斷裂生成甲酸的選擇性接近100%。以楊木屑、稻草或竹子等原生生物質作為反應原料，甲酸選擇性超過90%。反應是連續的 C1-C2 斷鍵過程，通過不斷生成分子量更小的醛糖，最終變成甲酸。另外，将光陽極生物質氧化和光陰極CO2還原過程耦合匹配，可以在太陽光驅動下實現無偏壓的陰陽極共催化産甲酸，系統綜合法拉第效率超過160%，突破了傳統不含生物質光電催化系統的極限。該工作為生物質資源的高值化利用提供了新途經。
清潔能源團隊碩士生潘宇洋和張會岩教授為論文共同第一作者，張會岩教授、儲升副研究員和南京大學李朝升教授為共同通訊作者。近年來，肖睿教授、張會岩教授團隊在國家重點研發、國家優秀青年基金等項目資助下，在生物質/有機固廢高值化利用領域取得了一系列重要進展，針對熱轉化過程中易結焦、産品收率低、規模化難等問題，提出将光電、微波、等離子體等多種能量引入傳統熱轉化過程中，形成耦合互補，在溫和條件下實現零碳/負碳高值轉化的新方法。（顧曉潔）
文章鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36726-3