福州大学赖跃坤Adv. Mater.：“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”的新型催化剂——解废产能两不误！

随着工业化的迅速发展以及全球人口的急剧增加，能源需求和全球环境恶化已被视为人类面临的两个重大挑战。化学结构中大量的芳烃和广泛的共轭作用赋予现代商业染料优异的颜色稳定性。然而，其既不易自行分解，又具有致癌作用，严重地危害着人类健康，导致臭氧层破坏、造成全球变暖。作为一种只有水和氧副产物的清洁化学氧化剂，过氧化氢（H2O2）因价格低廉、环境友好而被广泛应用于纺织、造纸、食品及废水处理等诸多领域。同时，H2O2在燃料电池领域的应用也越来越受到关注。安全性高、存储运输方便以及可用作单室发电等优势使得其成为包括氢气等其他气体燃料的潜在替代品。工业上制造H2O2的方法主要包括蒽醌自氧化、醇氧化和电化学合成等，然而，这些多步骤反应过程高耗能且后续产物分离需要高成本。因此，发展一种高效、环境友好、可持续的技术用来制备H2O2显得尤为重要。

太阳能是取之不尽、用之不竭的环境友好型能源，近年来通过光催化技术净化环境和制备清洁能源的研究备受关注。然而，该技术的瓶颈在于传统光催化剂对太阳光不能充分利用，光催化过程中的电子空穴对快速重组导致低的催化性能，因而无法满足实际应用。构建薄层结构是促进光催化活性的一种有效技术手段，相比于块状结构，电荷在薄层结构中层间迁移时阻力大大减小，光生电荷的扩散路程大大缩短，使得载流子快速迁移至表面进行反应。负载贵金属颗粒，同样可以加速表面电子的迁移速率，极大地促进光催化性能。

基于以上研究背景，赖跃坤教授和林志群教授设想能否构建具有可见光响应的薄层结构光催化剂搭载贵金属纳米颗粒，以实现利用太阳光对有机污染废液的有效治理和清洁化学能源的产生，达到一石二鸟的效果。为此，以石墨相氮化碳为基础，设计出了纳米银修饰的层状超薄结构的石墨相氮化碳复合催化剂，该催化剂兼具高效光催化降解有机污染废液（包括有色染料亚甲基蓝和苯系致癌物苯酚）及光诱导制备绿色化学能源H2O2双功能于一身。该成果以题为“Crafting Mussel‐Inspired Metal Nanoparticle‐Decorated Ultrathin Graphitic Carbon Nitride for the Degradation of Chemical Pollutants and Production of Chemical Resources”的论文发表在Adv. Mater.上, 并推荐为最近一期的封面报道（见下图）。

图一. 催化剂的制备流程、原子结构以及对应的光学图

对Ag@U-g-C₃N₄-NS进行了系统的结构、形貌、元素表征，以及对材料的光学性质做了全面的研究。通过TEM发现(Figure 2a-c），粒度可控、分散均匀的（111）晶面主导的纳米银（Figure 2e,f）被锚定在超薄的层状氮化碳表面。