多相光催化系統精準調控有機轉化反應的產品選擇性

　　2022年5月12日，中國科學技術大學，Nano Research Energy期刊編委熊宇杰教授和中國科學技術大學蘇州高等研究院戴懿濤研究員在清華大學創辦的學術期刊Nano Research Energy (https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)上發表題為“Control of selectivity in organic synthesis via heterogeneous photocatalysis under visible light”的綜述論文。

　　該綜述展望了多相光催化有機轉化領域在未來的可能研究方向，包括如何精準構筑高效的多相光催化系統、攻關需要高能量輸入（反應溫度≥350度）的有機化工反應（如丙烷脫氫制丙烯等）及探索全新的光驅動有機合成路線。

　　調控多相光催化有機轉化中反應選擇性的關鍵要素

　　當前全球科學家們正試圖找到更好的方法來控制有機反應的產品選擇性，大幅削弱副產物的生成以提高目標有機化學品的純度，實現高純、昂貴精細化學品的可控合成。同時，需要努力開發綠色、環保的催化工藝，達到節能減排，降低CO2等廢氣的排放。目前，科學家們可以在化學反應中使用多種催化模式，包括多相催化、均相催化和生物催化等。其中多相催化體系在工業應用中占主導地位，并表現出諸多優點，如易于產物分離、可連續操作和規模化放大生產等。當前，許多重要的化學反應主要是靠由熱能控制的多相催化系統來驅動，尤其是在傳統有機化工方面，大部分合成工藝仍需要苛刻的反應條件（如高溫、高壓和強氧化劑/還原劑的使用），存在著高能耗和環境污染等問題。這與我國當前的“碳達峰、碳中和”發展方向是不一致的，相關的有機化工廠亟需開展能源結構的低碳化轉型。而新興的人工光合成過程為現代有機合成的綠色化發展帶來了契機，并得到了越來越廣泛的研究。

　　其中，多相光催化有機轉化通過對太陽能的清潔利用，可實現許多重要、昂貴精細化學品的高選擇性合成。該綜述論文針對這一極具實際應用前景的研究熱點，詳細解析了當前諸多高效、高選擇性的多相光催化系統。論文從納米光催化劑材料的電子結構、幾何形貌和表界面微化學環境等物化性質出發，深入分析其中的關鍵影響環節（如光子的捕獲、光生載流子的分離遷移和表界面催化反應過程），揭示其對目標有機產物選擇性的調控機制，為進一步提升反應選擇性和光催化活性提供研究思路。同時，通過結合對原位、瞬態譜學表征的深入分析，幫助讀者理解光能到化學能的具體轉換路徑。

　　相關論文信息：

　　Dai, Y. T.； Yujie Xiong, Y. J. Control of selectivity in organic synthesis via heterogeneous photocatalysis under visible light. Nano Res. Energy 2022, 1(1): e9120006. https://doi.org/10.26599/NRE.2022.9120006.

　　作為Nano Research姊妹刊，Nano Research Energy (ISSN: 2791-0091； e-ISSN:2790-8119； Official Website: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年3月由清華大學創辦，香港城市大學支春義教授和清華大學曲良體教授共同擔任主編。Nano Research Energy是一本國際化的多學科交叉，全英文開放獲取期刊，聚焦納米材料和納米科學技術在新型能源相關領域的前沿研究與應用，對標國際頂級能源期刊，致力于發表高水平的原創性研究和綜述類論文。2023年之前免收APC費用，歡迎各位老師踴躍投稿。