近日，我院高效能量转换材料与技术创新团队在国际知名期刊《ACS Nano》（影响因子16.1）发表题为“Carbene-Mediated Photoconversion of Cellulose Diacetate”的研究论文（文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.6c02702）。南京林业大学理学院为该研究论文的唯一完成单位，化学与材料科学系杨柳青副教授为第一作者兼通讯作者，团队带头人杨小飞教授为责任通讯作者。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。
对废弃塑料进行绿色升级转化获得高价值化学品，是一种能满足固体废弃物处理和资源再生需求的双赢策略。作为全球被丢弃数量最多的“一次性”塑料垃圾，以二醋酸纤维素（CDA）为主要成分的废弃烟蒂由于释放微塑料而造成环境污染，每年超过万亿支的香烟消费量持续推动废弃烟蒂的累积。通过绿色方法对废弃烟蒂进行资源化利用，同时有助于减少塑料污染并获取高附加值化学品。然而，CDA高分子结构的选择性键断裂存在巨大能量势垒，且传统催化过程自由基产生能力不足及电荷载流子分离效率低，导致CDA的光转化极具挑战性。
研究团队提出了一种通过硫空位调控的铜-镓-锌-硫化物（VS-CGZS）光催化剂实现卡宾介导的CDA高效光转化从而获取乙烯（C2H4）的策略。4小时内实现了CDA光转化产生C2H4的创纪录产量（1443 mmol×gcat–1）。机理研究表明：VS-CGZS增强光的热效应，并降低乙酰基（*CH3CO）从CDA脱附的能量势垒；VS降低了*CH3CO在VS-CGZS上的吸附能，并促进了:CH2的形成；*CH3CO脱附消耗光生空穴，以及VS增强的载流子分离，协同提高用于:CH2偶联的光生电子浓度，从而选择性触发并提升乙烯的产量。该研究工作发展了一种通过二醋酸纤维素光转化而高效获得乙烯的策略，开拓了太阳能驱动塑料增值转化的新思路。
