少妇白洁
化学学院刘利教授指导本科生在国际顶刊《Advanced Materials》上发表最新研究成果
近日，少妇白洁
绿色催化与传感团队刘利教授在PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）塑料升级回收与绿色协同制氢领域取得突破性研究成果。相关研究以“Upcycling PET Coupled with Energy-Saving H2 Production from Seawater at Asymmetric Active Center”为题发表在学术期刊《Advanced Materials》(中科院1区，top期刊，影响因子26.8)。少妇白洁
为第一署名单位，刘利教授指导下的本科生叶恺、许灿为论文共同第一作者。
全球每年7000万吨PET因焚烧、填埋受阻已成环境重负。碱性水解可把废PET转化为TPA-K和EG，但EG高沸点、高粘度、高水溶性导致分离能耗居高不下；海水电解制氢又受OER高耗能、低值副产品及析氯干扰。本研究首创“EG氧化-海水析氢”耦合路线，一举解决两大难题：以EG替代OER，同步产氢并升级EG为高值化学品。难点在于EG两羟甲基对称，需精准单氧化而不断裂C–C键；且竞争路径使C2产物（GA）选择性低。
基于此，研究团队将亲氧过渡金属与贵金属结合，设计了一种富含Co–O–Ru不对称活性中心的Ru-(CoCu)2V2O7@Cu2O电催化剂，从而触发动态电子离域。这打破了EG分子的对称性，使得关键中间体（*OCCH2OH和*OH）被靶向吸附，实现了单一羟甲基的定向去质子化。同时，利用电子离域特性调控反应路径，突破单一羟甲基的选择性氧化，并及时解吸C2产物使贵金属活性位周期性恢复，避免深度氧化，提高GA选择性。
结果显示，该催化剂在EGOR中表现出卓越性能：仅需0.68 V（vs RHE）即可达到100 mA cm⁻2的电流密度，相较传统OER反应能耗降低60.1%。更值得关注的是，在1.0 V（vs RHE）、600 mA cm⁻²的工业级条件下，其生成高附加值GA的法拉第效率仍保持96.6%，选择性达93.5%，突破了现有催化体系的性能瓶颈。在流动池中展现出优异的双功能产出能力：在200 mA cm⁻2电流密度下，可同时将PET水解液转化为GA（产率0.0299 mmol min⁻1），并从天然海水中制备氢气（产率1.531 mL min⁻1）。长期稳定性测试表明，该系统在100 mA cm⁻2下连续运行120小时，性能衰减不足12%，且整体能耗较传统海水电解制氢降低51.3%。
据悉，在刘利教授的指导下，从方向凝练、方案设计，到数据解析、论文撰写，步步浸润，全程引导叶恺和许灿深度参与课题的各个关键环节。短短两年，两位本科生以共同第一作者身份在《Advanced Materials》发表研究成果。此外，在刘利教授的指导下，两位同学获2024年大学生创新训练计划（省级）立项，2024年第三届四川省大学生分析实验竞赛一等奖，第十三届全国大学生化学实验竞赛重庆赛区二等奖。同时，两位本科生还参与多项课题，作为合作作者在国际权威期刊《Nano Letters》、《Journal of Energy Chemistry》、《Journal of Colloid and Interface Science》上发表研究成果，并授权发明专利1件，受理发明专利1件。
来源：少妇白洁
日期：2025年8月29日
一审一校：刘冰
二审二校：王燚
三审三校：卢洪英
