央廣網天津1月27日消息（記者陳慶濱 通訊員 吳軍輝）記者從南開大學獲悉，該�；瘜W學院趙斌教授、電子信息與光學工程學院王衛(wèi)超教授聯(lián)合研究團隊，成功研獲一種同時具有光解水產氫和光降解有機物雙功能的新型高效光催化劑。該催化劑具有極高的熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和催化效能，且可重復利用，這對解決能源短缺、環(huán)境污染等地球問題具有重要應用價值。日前，介紹該工作的論文在線發(fā)表于國際頂級學術刊物《德國應用化學》。

　　光解水產氫和光降解有機物是解決能源短缺和環(huán)境污染兩大世界性難題的有效途徑之一，而光催化劑在其中扮演著十分重要的角色。傳統(tǒng)的光催化劑主要是貴金屬和異質結構半導體材料，由于貴金屬的自然儲量有限、價格高昂，異質結構半導體的結構復雜、制備成本高，阻礙了其在解決環(huán)境和能源問題上的應用。

　　趙斌教授、王衛(wèi)超教授聯(lián)合研究團隊克服以上困難，成功研獲了一種同時具有光解水產氫和光降解有機物雙功能的新型高效光催化劑——半導體金屬有機框架{[CuICuII2(DCTP)2]NO3·1.5DMF}n（以下簡稱MOF-1）。

　　MOF-1的設計、制備及其光催化實驗由趙斌教授研究組完成。該研究組多年致力于新型金屬有機框架材料的設計和制備研究，具有豐富的設計經驗和完善的實驗條件。研究人員在設計過程中避免使用貴金屬元素，其成分只包含銅、碳、氮和氫元素，并且通過設計新的配體得到了很好的熱穩(wěn)定性，通過熱重分析法發(fā)現(xiàn)MOF-1在高達300攝氏度的高溫下仍可穩(wěn)定存在。

　　MOF-1光催化性能的理論預測由王衛(wèi)超教授研究組實現(xiàn)。該研究組長期從事光催化材料的理論計算研究，對光催化的理論機制具有較深的理解。研究人員采用第一性原理計算方法研究了MOF-1的電子特性，發(fā)現(xiàn)它是一種具有2.0電子伏帶隙的半導體，這與實驗中紫外-可見光譜分析所得結果非常吻合。研究人員結合麻省理工學院Aron Walsh研究組提出的計算多孔材料功函數(shù)的最新方法，預測出MOF-1將同時具有光解水產氫和光降解有機物的雙重功能。這在以往的金屬有機框架材料的研究中還未有報道。

　　在后續(xù)實驗中，研究人員測量了MOF-1光解水產氫的能力。其中以甲醇作為犧牲劑，以H2PtCl6作為助催化劑，在紫外-可見光持續(xù)照射5小時情況下，其產氫率達到了160 μmol/g，這樣高的效率在現(xiàn)有的金屬有機框架材料中十分少見。在進一步對MOF-1光降解有機污染物亞甲基藍的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)，在可見光照射不到半小時的情況下，亞甲基藍的含量已經減少了80%，而且重復性實驗驗證了MOF-1的可重復利用性，這對降低污染物治理成本至關重要。

　　據(jù)了解，介紹該合作項目成果的論文《A Semi-Conductive Copper–Organic Framework with Two Types of Photocatalytic Activity》已在線發(fā)表于最新一期的《德國應用化學》(Angewandte Chemie)上。

　　《德國應用化學》由德國化學會和John Wiley & Sons, Inc.聯(lián)合出版發(fā)行，報道化學學科原創(chuàng)性研究成果，是國際化學類最有影響力的刊物之一。