光催化选择性氧化或选择性还原反应体系的研究近年来受到广泛的关注，由于其通常在简单温和的条件下即可发挥作用，为有机合成提供了一种新的方法和途径。 除此之外光催化选择性redox还有以下几方面的优点：(1)太阳能驱动;(2)光化学激发所需要的条件比热催化激发所要求的条件要温和得多; (3)光化学激发可以设计出更短的反应历程,从而将副反应的发生减小到最小程度；（4）避免使用一些具有毒性或者腐蚀性的强氧化剂， 如 ClO−, Cr(IV), Cl2 等,  还原剂 H2 和 CO 等危险气体。然而目前光催化选择性氧化多是在O2气氛下进行，O2起到捕获电子的作用，而生成的超氧自由基则未必具有选择性氧化芳香醇到醛的作用，甚至会将反应物彻底矿化。另一方面，光催化选择性还原，例如硝基苯到苯胺的反应，则需要在反应体系中加入空穴捕获剂。这两种反应无疑浪费了光生电子或空穴，而且牺牲剂的加入对环境不够友好。
为此，我们先提出了第一种设计：在一个反应体系中同时利用光生电子-空穴参与选择性氧化-还原反应——光催化选择性氧化对甲氧基苯甲醇到对甲氧基苯甲醛（此过程醇的脱氢反应，生成醛和质子）和光催化选择性还原对甲基苯甲醇到对甲氧基苯甲醚（利用上面脱掉的质子，实现醇的加氢或氢解反应），并通过同位素示踪和碳自由基的EPR进行了反应过程的机理分析，通过多种催化剂考察了光催化剂价带位和导带位对反应的影响，亦通过荧光和光电化学对光生载流子的产生-分离和利用进行了分析（Simultaneous dehydrogenation and hydrogenolysis of aromatic alcohols in one reaction system via visible-light-driven heterogeneous photocatalysis，Journal of Catalysis 357 (2018) 247–256）。


photocatalytic redox 反应过程图


不同催化剂的能带位和活性图


我们又进一步构建一个能够全利用光生电子-空穴的耦合反应体系：即在一个反应体系中，光生空穴用于选择性氧化苯甲醇到苯甲醛，另一方面光生电子选择性还原硝基苯到苯胺 《Efficient utilization of photogenerated electrons and holes for photocatalytic selective organic syntheses in one reaction system using a narrow band gap CdS photocatalyst，Green Chem., 2016, 18, 3628–3639》。

photoredox 图示。

我们进一步发现第二个耦合体系，在适当的条件下，还可以将苯甲醇和硝基苯经选择性氧化-还原后生成席夫碱（Photocatalytic synthesis of Schiff base compounds in the coupled system of aromatic alcohols and nitrobenzene using CdXZn1
XS photocatalysts，Journal of Catalysis 359 (2018) 151–160）。

此外，醇到醛的反应，最早热催化进行，我们于是构建了另一个耦合体系：光热耦合反应——即通过热催化和光催化耦合协同提高光催化效率（Synergistic effect of photocatalysis and thermocatalysis for selective oxidation of aromatic alcohols to aromatic aldehydes using Zn3In2S6@ZnO composite， Applied Catalysis B: Environmental 218 (2017) 420–429）。

光热协同催化示意图。

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