张袁健:的溶解和均相光催化 -

目前，催化反应主要分为均相催化和异相催化，每一种催化反应在催化活性、催化剂的分离和回收都有各自优势和局限性，寻求将所有优点结合在一起的催化体系。氮化碳作为一种新兴的无金属元素半导体材料，在太阳能-化学能转化和光电生物传感等领域引起了人们广泛的研究兴趣。然而，氮化碳层间的范德华力和氢键限制了氮化碳在绝大部分溶剂中的溶解，阻碍了氮化碳的理论研究及潜在应用。

单层CN极化连续介质模型对吸附位点和吸附能力进行了密度泛函理论计算。对CN平面的吸附能越大，越有利于CN的溶解。

TMB(3,3,5,5-四甲基联苯)是研究酶或仿生脱氢氧化反应的经典底物。在光催化反应中，TMB原本是无色的，光催化反应后变为红棕色，因此，当氧化TMB浓度较低时，可以用紫外-可见光谱和Beer-Lambert定律定量测定反应速率。当CN作为均相催化剂在光照下，TMB OX在MSA中的紫外-可见吸光度随时间而显著增加。

东南大学的张袁健教授课题组在前期氮化碳非共价修饰研究的基础上，试图从实验和理论计算角度揭示氮化碳溶解的一般性规律。近日，他们合作报道了氮化碳在不同磺酸基溶剂中的溶解性能，结果表明：甲基磺酸作为第二代环境友好的溶剂可以溶解氮化碳，并驱动氮化碳实现首例均相光催化反应。利用溶解暴露更多的活性位点，均相氮化碳的光催化活性提高了10倍。相关成果以“Dissolution and homogeneous photocatalysis of polymericcarbon nitride”为题发表在国际期刊Chemical Science上。（DOI: 10.1039/c8sc03855d）

甲基磺酸作为第二代环境友好的溶剂可以溶解氮化碳，并驱动氮化碳实现首例均相光催化反应。采用良溶剂和不良溶剂对氮化碳进行可逆的溶解、析出，实现循环利用，还结合了均相催化和多相催化的优点。这项工作将推动氮化碳作为一种均相光催化剂的潜在应用。