西京學院實現歷史性突破！首篇Advanced Science頂刊論文發表

來源：材料與能源科學技術研究院

近日，我校材料與能源科學技術研究院、“降碳減污-協同增效”校級核心科研團隊在太陽能催化合成綠色化學品領域取得里程碑式突破。研究成果以《各向異性雙S型異質結中電子轉移與質子中繼的協同用于克服過氧化氫光合成的動力學失配》為題，發表于國際頂尖學術期刊《Advanced Science》。該期刊為材料科學領域頂級期刊，我校為論文的第一完成單位和通訊單位，王冰為論文第一作者，馮祥波教授和趙玉真教授為論文共同通訊作者。此項工作是我校在該期刊上發表的首篇研究論文，標志著我校在光催化前沿基礎研究方面取得了重大進展。

過氧化氫（H?O?）作為一種重要的綠色氧化劑和能源載體，在環境修復和化工生產等領域應用廣泛。然而，傳統工業合成法能耗高、污染重，利用太陽能“光合作用”生產H?O?是理想的綠色替代路線，但其效率長期受限于光生電子與質子傳輸速度不匹配這一核心動力學瓶頸。

圖1催化體系設計理念對比示意圖

針對這一世界性難題，研究團隊創新性地提出了“各向異性雙S型異質結”與“酰胺橋聯質子中繼”協同的多維仿生設計策略，團隊成功構建了C?N?/SubPc-1/C?N?三元異質結催化劑，巧妙地將一維的質子傳輸通道與多維的電子轉移網絡融為一體。其中的酰胺鍵（-CONH-）如同“分子級高速公路”，不僅能高效傳遞電子，其N-H位點還能像“接力棒”一樣快速傳遞質子，從而在分子尺度上解決了電子與質子供應不同步的關鍵難題。值得關注的是，團隊中的本科大二學生王欣怡也深度參與了此項前沿研究工作。這得益于學校實行的卓越班學生導師培養制，該制度讓優秀的本科生能夠早期進入實驗室，在導師帶領下直接接觸和參與國際前沿的科研項目，實現了人才培養與科學研究的深度融合。

圖2實驗結合理論模擬驗證光催化機制

該體系能高效協同降解有機污染物，實現“降碳”與“減污”的同步增效。研究通過飛秒瞬態吸收光譜等尖端表征技術，揭示了小于1皮秒（<1 ps）的超快電子轉移路徑，并結合多尺度理論計算，從原子層面闡明了“電子-質子”協同催化的微觀機制。

圖3飛秒瞬態吸收光譜表征載流子分離動力學

此項研究不僅為高效光催化合成H?O?提供了全新思路和普適性的界面工程范式，也為設計面向碳中和的其他光合作用系統（如CO?還原、N?固定）奠定了堅實的理論基礎，展現出廣闊的綠色應用前景。此項成果也是我校科研反哺教學、本科生融入高端科研的成功范例。

作者簡介

王冰，男，1996年生，工學博士（西北大學），香港浸會大學訪問學者（合作導師：趙峻教授）。主要從事太陽能轉化與利用、光/電催化功能分子設計與制備等領域相關研究。近年來，先后主持陜西省教育廳自然科學專項項目、西京學院高層次人才基金等課題，以第一作者/通訊作者在Advanced Functional Materials（IF 19.0）、Advanced Science（IF 14.1）、Applied Catalysis B: Environment and Energy（IF 21.1）、Chemical Engineering Journal（IF 13.4）、Journal of Materials Science & Technology（IF 11.2）等國際期刊發表SCI論文20余篇，并擔任中國化學快報《Chinese Chemical Letters》青年編委。

圖文/材料與能源科學技術研究院

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