科研热点丨光催化7月“火热”刷屏：废塑料变氢气、海水产氢、CO₂变乙醇，这些突破正在改变世界

2026年7月，光催化领域迎来了一波“井喷式”的科研与产业突破。从英国剑桥大学户外塑料制氢反应器的成功运行，到中国科学家在海水光催化产氢、CO₂高选择性资源化利用、废水同步治污产氢等方向的密集发力，光催化技术正以前所未有的速度从实验室走向真实世界。本文将带你一文速览7月最值得关注的光催化行业热点。

一、剑桥大学：户外1平方米反应器，让塑料瓶“吐”出氢气

7月初，英国剑桥大学团队在《自然·化学工程》杂志上发表了一项重磅成果——他们成功将实验室规模的太阳能塑料制氢反应器放大到了约1平方米，并在剑桥化学系外的自然阳光下完成了首次户外测试。

这项技术的核心是一块喷涂了特殊光催化剂的太阳能面板。与传统太阳能电池板不同，这块面板并不发电，而是驱动化学反应一边将塑料废物转化为有用的化学品，一边把水变成氢气。团队将吸光材料喷涂在玻璃面板上，再用类似家用喷雾器的工具将含钴和锆的分子前体喷涂上去，形成催化涂层。

更令人振奋的是，该反应器不仅适用于PET塑料瓶，还能处理从纤维素到尼龙、聚氨酯等多种难以回收的塑料。在实验室测试中，催化剂连续运行超过260小时性能不减，对乙酸的选择性高达约89%。团队还创新性地利用从废弃汽车电池中回收的酸来处理塑料，将成本降低了一个数量级。

二、中国海洋大学：海水光催化产氢新突破

海水光催化产氢被认为是太阳能燃料转化的重要方向之一，但真实海水的复杂离子环境会带来界面电子抽取迟缓、载流子复合加剧、硫化物光腐蚀等难题。

中国海洋大学夏呈辉/曹立新团队在《ACS Catalysis》上发表的研究给出了漂亮的解决方案。他们构筑了雪花状CdS与无定形中空NiCoSₓ助催化剂耦合形成的CdS−NiCoSₓ肖特基异质结。通过Ni的引入，团队在同一个助催化剂框架内同时调控了界面肖特基能级匹配、自旋相关电子结构以及Co活性位点的吸附热力学。

最终，优化后的催化剂在天然海水中的产氢速率达到19.89 mmol g⁻¹ h⁻¹，是原始CdS的8.23倍，是优化CdS−Pt基准样品的2.51倍。在天然海水中循环测试16小时后，仍保持92%的初始活性。

三、河北大学：高熵氧化物光热催化剂高效制氢

河北大学光驱动碳中和研究中心在《Science Bulletin》上报道了一种高熵氧化物光热催化剂，在约12倍太阳光强下实现了579.8 mmol·g⁻¹·h⁻¹的甲醇蒸汽重整产氢速率，且一氧化碳选择性极低。

一、同济大学：MOF限域AuCu合金纳米簇，CO₂变C₂烃

同济大学费泓涵、陈作锋、张弛研究团队在《Angewandte Chemie》上报道了首例通过N-杂环卡宾共价键稳定限域于MOF孔道内的AuCu合金纳米簇。

其中最优催化剂UiO-68-NHC-Au₄Cu₆的C₂烃生成速率达42.5 μmol g⁻¹ h⁻¹，C₂选择性高达77%，性能超越了绝大多数MOF/金属异质结及金属纳米簇基光催化剂。原位光谱与理论计算揭示，Au-Cu协同位点通过*COCOOH中间体路径促进C–C偶联，而这一路径在单金属Au位点上热力学不利。

二、东南大学：CO₂高选择性制乙醇，选择性达99%

东南大学韩剑宇、张袁健、刘松琴团队在《Angewandte Chemie》上提出了一个精巧的设计：在卟啉基MOF（PCN-222）中构建原子级Cu-Zr异核双位点，通过亲电-亲核配对设计实现CO₂光还原高选择性制乙醇。

缺电子的Zr位点作为氧锚定点稳定OCH中间体，相邻富电子的Cu位点驱动CO吸附，诱导两者之间的电荷不对称性从而促进C–C偶联。优化后的催化剂在0.5 MPa CO₂下乙醇选择性达99.0%，产率为87.8 μmol·g⁻¹·h⁻¹。¹³CO₂同位素实验证实碳源确实来自CO₂。

三、吉林大学：COFs基材料刷新CO₂转化活性纪录

吉林大学先进能源与环境材料团队在COFs基光催化CO₂转化方面取得突破，刷新了COFs基材料光催化CO₂转化的活性纪录。

一、中科院化学所：光催化处理肼废水，5小时降至0.038 ppm

中科院化学所林禹泽团队在《Nature Water》上发表了一项令人印象深刻的研究。他们开发了窄带隙异质结有机光伏催化剂（OPC） ，并包覆Al₂O₃保护层形成稳定的光催化纳米颗粒OPC@Al₂O₃。

在模拟太阳光照射下，该系统5小时内将废水中肼浓度从640 ppm降至0.038 ppm，处理效率超过此前报道的太阳能光解系统两个数量级以上。处理后的水质同时满足工业和农业安全标准，生物安全性也优于传统Fenton氧化处理。更妙的是，这一过程同步产出了氢气，实现了污染物去除与能源回收的双重目标。

二、中科院化学所：动态光催化平台实现广谱水体净化

同一机构的盛桦团队在同期《Nature Water》上报道了另一项突破。他们设计了一个动态均相-非均相耦合光催化系统——在UiO-66-NH₂金属有机框架上构建光响应铜锚定界面。

光照下，锚定的Cu²⁺离子可逆释放形成高活性铜物种，促进多电子氧活化，将羟基自由基（·OH）的产量提升了近两个数量级。研究团队还将催化剂集成到一个可直接利用阳光和大气氧的漂浮平台上。在真实湖水中进行的28天户外测试中，该系统实现了高效的污染物去除和消毒，同时保持优异的运行稳定性和极低的铜浸出。

三、华东理工大学：光催化硝酸盐制氨，速率215 μmol g⁻¹h⁻¹

华东理工大学花建丽团队将具有可逆氧化还原活性的曙红Y单元引入共轭聚合物骨架，构建了EY基聚合物光催化剂。

研究发现，EY单元在光照下形成长寿命自由基阴离子，为硝酸盐还原提供持续电子来源。EY-BE光催化剂在无助催化剂条件下，氨生成速率达到215 μmol g⁻¹h⁻¹，选择性为93.6%。