氢能源&氢医学联手化水成氢！

氢气既是一种重要的绿色能源，也是一种绿色、安全的广谱性抗炎分子，光催化水解制氢成为能源制造和疾病治疗的一种新兴策略。红外光能量占太阳光能量的50%以上，并且还具有比紫外/可见光更高的组织穿透能力和更低的光毒性，因而利用近红外光催化产氢对于能源和医药都具有重要意义。但开发具有近红外光催化活性的催化剂极具挑战性。

近日，深圳大学微纳光电子研究院苏陈良教授课题组和医学部何前军教授课题组密切合作，提出了一种固体盐模板法均相掺杂策略，采用与前驱体三聚氰胺结构相似的2,4,6-三氨基嘧啶为碳掺杂原料，使用氯化钾微晶作为模板剂和钾源，在氯化钾熔点以下（600°C），成功合成了一种新型碳/钾共掺杂的七嗪基红色聚合氮化碳（RPCN）。

该掺杂方法实现了高量且均匀的碳/钾共掺杂，从而改变了氮化碳的本征能带结构，导致氮化碳光吸收红移（带隙1.71 eV)和光生电子-空穴分离效率得到显著提升，从而实现了高效的近红外光解水产氢。与传统的氮化碳（PCN）和其它红色碳基光催化剂相比，RPCN表现出窄的带隙（1.71 eV）和强的近红外吸收特性，实现了高效的近红外光催化水解产氢和最高的表观量子效率（AQE=0.84% at 700±10 nm; AQE=13% at 500±10 nm）。

在荷瘤小鼠模型上，证实了：在近红外光照射下，利用瘤内RPCN原位分解水产生的氢，实现了高效的肿瘤治疗。RPCN利用肿瘤微环境中大量存在的水和还原型谷胱甘肽（GSH）作为底物（产氢原料)，可以源源不断地、可控地光催化产氢，因而是一种绿色、高效的肿瘤治疗策略。此外，红色氮化碳合成方法简单，产率高，易于工业放大，具有很好的应用前景。

提出的固体盐模板均相掺杂策略为开发新型半导体材料提供了新的思路，开发的碳/钾掺杂红色氮化碳材料为太阳光解水产氢和氢气治疗提供了优秀的平台。

相关工作发表在国际著名期刊《Advanced Materials》，详见：Homogeneous carbon/potassium-incorporation strategy for synthesizing red polymeric carbon nitride capable of near-infrared-photocatalytic H2 production, Advanced Materials, 2021, DOI: 10.1002/adma.202101455.

通讯作者简介：

何前军，教授，博导，玛丽∙居里学者，深圳市海外高层次人才，深圳大学领军学者和学科带头人，深圳市“精准医疗”孔雀团队核心成员，深圳大学医学部“先进纳米药物实验室”负责人。长期从事纳米生物医用材料方面的研究，开辟了“纳米气体治疗”研究领域，国际上首次提出了“氢热疗法”和“多级分步靶向气体传输”的概念。以第一作者和通讯作者在Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials、Angewandte Chemie、National Science Review、Chemical Society Reviews等国际著名期刊发表SCI论文90多篇，h指数53，2018年入选Clarivate Analytics“全球高被引学者”（交叉学科领域），2020年入选美国斯坦福大学发布的“全球前2%顶尖科学家”。近年来主持了十几项国际级、国家级和省市级科研项目。曾荣获欧盟玛丽∙居里国际引进人才奖、中科院“卢嘉锡”青年人才奖、中国新锐科技人物奖、中科院“院长”特别奖、中科院“百篇优博”等奖励。担任《Medical Gas Research》和《Chemical Synthesis》杂志副主编，担任国际氢分子生物医学会理事、中国老年保健医学研究会氢分子生物医学分会副主任委员、广东省生物医学工程学会生物材料专业委员会副主任委员、中国生物材料学会纳米生物材料分会委员、中国医药生物技术协会纳米生物技术分会委员、中国抗癌协会纳米肿瘤学专业委员会青年委员、中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会青年委员、Nature和Science等国际著名期刊和国家基金项目的通讯评审人。

免责声明：本文转载自《纳米气体医学》，作者何前军教授。转载是出于传递更多信息之目的，纳诺巴伯氢友会不对其科学性、有效性等作任何形式的保证。若内容涉及健康建议，仅供参考勿作为健康指导依据。

温馨提示：根据《食品药品监督管理条例》，氢气不能替代药物治疗。