Fotokatalytische omzetting van biomassa is een ideale manier om syngas (H ₂ en CO) via splitsing van CC-bindingen, die wordt geïnitieerd door waterstofabstractie van de O/C-H-binding. Echter, het gebrek aan efficiënte elektron-protonoverdracht beperkt de efficiëntie. Conversievergassing van biomassa naar syngas moet bij hoge temperaturen (400-700 °C) worden uitgevoerd.

Onlangs, een groep onder leiding van Prof. Wang Feng van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), in samenwerking met Prof. Wang Min van Dalian University of Technology, stelde een nieuwe methode voor om fotokatalytische omzetting van biopolyolen in syngas bij kamertemperatuur met hoge efficiëntie te realiseren.

Deze studie is gepubliceerd in Tijdschrift van de American Chemical Society op 27 april.

De onderzoekers bereidden oppervlaktesulfaationen gemodificeerde CdS-katalysator ([SO ₄ ]/CdS), die tegelijkertijd zowel de elektronen- als de protonoverdracht zou kunnen verhogen, waardoor de vorming van een syngasmengsel uit biopolyolen met hoge activiteit en selectiviteit wordt vergemakkelijkt.

In situ karakteriseringen gecombineerd met theoretische berekeningen toonden aan dat het oppervlaktesulfaation [SO ₄ ] was bifunctioneel, dienen als de protonacceptor om protonoverdracht te bevorderen, en het verhogen van het oxidatiepotentieel van de valentieband om de elektronenoverdracht te verbeteren.

Vergeleken met ongerepte CdS, [DUS ₄ ]/CdS vertoonde een 9 keer hogere CO-generatiesnelheid en een 4 keer hogere H ₂ generatie. Door deze methode, een breed scala aan suikers, zoals glucose, fructose, maltose, sucrose, xylose, lactose, insuline, en zetmeel, werden gemakkelijk omgezet in syngas.

Deze studie onthult het cruciale effect van oppervlaktesulfaationen op elektron-protonoverdracht in fotokatalyse en biedt een gemakkelijke methode om de fotokatalytische efficiëntie te verhogen.