新闻网讯 近日，学校复合新技术全国重点实验室彭健研究员在铜基纳米材料绿色合成领域取得重大进展，通过表面配位驱动策略，在室温下实现了废旧铜材转变为高附加值铜基纳米材料的定向重构。相关研究成果以“Recyclable Green Synthesis of Cu2O Octahedra via Coordination-Induced Surface Reconstruction With Exceptional Glucose Electrooxidation”为题，武汉理工大学为唯一完成单位发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。材料科学与工程学院硕士生程东明和材料复合新技术全国重点实验室博士后周俊豪为共同第一作者。

氧化亚铜（Cu2O）在催化、能源转化和生物传感等领域应用广泛，但传统湿化学合成多依赖铜盐前驱体，易引入反离子污染并增加废液处理负担。如何以更温和、绿色、可循环的方式直接利用金属铜资源，同时精准调控形貌和表面缺陷，是铜基功能材料研究的重要问题。

针对这一挑战，课题组提出配位诱导的可循环湿化学策略，将废铜的“自上而下”氧化溶解与Cu2O的“自下而上”结晶耦合。强碱环境中，瞬态Cu-NH3配位促进废铜溶解，生成亚稳态[Cu(OH)4]²⁻前驱体；醛基化氧化葡聚糖（ODex）同时作为温和还原剂和表面配体，触发自催化加速过程，在室温数分钟内获得均一Cu2O八面体（ODex-Octa-Cu2O）。反应后的碱性上清液可回收再利用，形成可持续的“金属到纳米材料”转化路径。

表征结果显示，所得材料为纯Cu2O，平均边长约774 nm，暴露{111}晶面，表面锚定ODex-Cu²⁺配位层，并形成富铜空位的近表面重构区域。该结构调控了表面电子态和缺陷分布，使材料在空气中220 ℃退火3 h后仍保持Cu2O相稳定，而商业Cu2O在相同条件下1 h内即氧化为CuO。机理研究表明，ODex可快速配位Cu²⁺并在碱性条件下生成还原性烯二醇中间体，推动Cu²⁺向Cu⁺转化；生成的Cu2O又进一步促进ODex氧化，构成自催化循环。得益于配位诱导表面重构，ODex-Octa-Cu2O在4-硝基苯酚加氢还原中2.5 min内即可完成反应，质量归一化活性knor达32.36 s⁻¹ mg⁻¹ mL。原位拉曼数据揭示，反应中形成的Cu/Cu2O肖特基异质结可高效生成并传递活性氢物种，ODex调控的表面Cu位点则优化底物和中间体吸附。在葡萄糖电氧化中，该材料在0.8 V Hg/HgO 下电流密度达2.44 mA cm⁻²，分别为商业Cu2O和SDS调控Cu2O的7.8倍和2.7倍；与多壁碳纳米管复合后电流密度提升至32.67 mA cm⁻²，并在20 h后保持77.7%电流。作为葡萄糖燃料电池双功能催化剂时，其开路电压为0.55 V，峰值功率密度59.40 μW cm⁻²，并可稳定输出超过140 μW达 48 h。

ODex-Octa-Cu2O 的室温可循环合成与结构表征

配位介导的自催化生长与表面重构机制

论文链接 ：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2159450

 文：彭健、黄玲林；编辑：曹明；审核：胡泳