近日，生物与制药工程学院郭凯教授团队在Journal of Cleaner Production（中科院1区TOP期刊，IF=11.1）发表了题为“Enhanced photoelectric performance of ZnFe₂O₄catalysts for oxidative carboxylation of styrene by tuning crystal planes and thermal and electrical conductivity”的研究论文。郭凯教授、何伟教授和中国药科大学杨照教授为共同通讯作者，我院博士后冯艺荣为第一作者。

CO₂是主要的温室气体，也是廉价、无毒且可再生的碳一资源，将CO₂转化为有价值的精细化学品，可有效减缓气候变化、助力实现碳中和。以烯烃为原料，光照条件下经环氧化- CO₂环加成反应合成环碳酸酯具有原料低毒价廉、反应路线简洁、环境友好和原子经济性高等优点，其产物环状碳酸酯可作为锂离子电池电解质、聚合物材料前体以及精细化学品中间体，应用前景广阔，而实现该过程的关键在于开发活性与稳定性兼备的光催化剂。

尖晶石基复合材料具有稳定性强、合成方法简单、光电活性优异和活性位点丰富等特点，已成为催化领域的研究热点。本研究通过调节合成策略与载体类型，获得了具有不同形貌和结构组成的锌铁尖晶石基催化剂，探究了其在电化学析氧反应（OER）、光催化苯乙烯环氧化与CO₂环加成反应中的催化性能差异。研究发现，相比于球状和棒状锌铁尖晶石基催化剂，层状催化剂具有较强的（422）晶面衍射峰强度，展现出较窄的带隙和较快的光生电荷分离及转移速率，因而在苯乙烯环氧化过程中具有更高的光催化活性。此外，借助石墨烯优异导电性和导热性能，制备了石墨烯/锌铁尖晶石基复合催化剂。一方面，活性金属与石墨烯之间的协同作用促进了电荷转移过程，其OER活性与商业RuO₂相当。另一方面，石墨烯的引入有效增强光吸收和光热转换效率，有利于实现光能的高效利用，该复合催化剂在CO₂环加成反应中展现出较高的光催化活性。尖晶石基催化剂具备很好的循环利用性，在经过五次循环使用后仍表现出较高的光催化性能。进而，本研究提出了一种以苯乙烯、H₂O、CO₂为原料，基于锌铁尖晶石基催化剂的光电耦合催化策略，为环状碳酸酯的绿色生产提供了一种潜在的技术路径。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.141002

图文：冯艺荣；单位：生工学院；审核：庄伟