中國科學院生態中心在熱活化觸發光催化方面取得進展

La基鈣鈦礦擁有優異的吸光性能，但價帶光催化氧化電勢的不足使得許多化學鍵難以斷裂，限制了其在光催化反應中的應用。基于此，中國科學院生態環境研究中心宋茂勇研究團隊開展了熱活化觸發La₂Co_xMn_2-xO₆鈣鈦礦光催化活性的研究。 

該研究發現利用加熱能夠活化降低甲苯的芐基C-H解離能，解決了光激發La₂Co_xMn_2-xO₆鈣鈦礦產生的h⁺氧化電勢不足的難題，從而觸發光催化選擇氧化甲苯芐基C-H反應。其中，光學性質最佳的La₂Co_1.5Mn_0.5O₆鈣鈦礦表現出最佳的光催化性能，對甲苯的轉化率達到22866.67 mmol×gcat^-1×h^-1，獲得的高附加值產物產率達到550.00 mmol×gcat^-1，這是目前所有報道中的最大值。此外，這種“熱活化，光斷鍵”模式同樣適用于光催化還原CO₂反應。研究顯示，通過加熱活化水的H-O，同時光激發La₂Co_1.5Mn^0.5O₆產生h⁺成功斷裂H-O提供H⁺，觸發光催化還原CO₂反應，生成單一產物CH₄。 

這一熱活化觸發光催化的方式，不僅解決了光催化中價帶氧化電勢不足的難題，實現了性能上的突破，而且為開發更多光學性質優異的催化劑和豐富光熱協同催化理論提供了新途徑。 

相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學基金的支持。 

熱活化觸發光催化氧化甲苯芐基C-H和還原CO₂的機制示意圖