中科大熊宇杰等Angew：CdS修饰分子光催化剂实现生物质分子的选择性催化氧化

纳米技术

2022-05-03

5-羟甲基糠醛（HMF）作为生物质分子，在光催化氧化合成重要化学品2,5-二甲酰基呋喃（DFF）、5-羟甲基-2-呋喃甲酸（HMFCA）的过程中非常容易发生过度氧化问题，难以控制反应产物的选择性。

有鉴于此，中国科学技术大学熊宇杰、高超等报道发展了一种在CdS量子点上修饰Ru分子的光催化剂，能够通过在不同气氛进行反应实现控制两种不同氧自由基物种，实现将HMF选择性氧化为DFF或HMFCA，实现优异的转化率（>81 %）和选择性（>90 %），而且能够友好的使用自然光进行光催化转化。

本文要点：

(1)

CdS量子点具有温和的氧化能力，与有机反应物具有很好的相互作用，因此能够作为一个非常理想的光催化剂进行HMF的选择性光催化转化。Ru催化剂是受到广泛研究的分子型氧化催化剂，能够产生氧自由基实现对HMF的催化氧化。

修饰在CdS纳米粒子上的Ru分子催化剂能够抽取CdS产生的光生空穴，在不同气氛中分别生成两种氧自由基，从而实现选择性催化氧化，同时这种Ru分子催化剂修饰能够改善CdS催化剂的稳定性。

(2)

这项研究展示说明，光催化反应能够选择性的对羟基、醛基官能团反应。通过原位ESR自由基捕获实验，验证了氧自由基物种导致的HMF催化氧化反应选择性。这种在量子点的表面担载分子催化剂构建的光催化剂体系为实现HMF的选择性催化氧化提供更多机会。

参考文献

Tong Xia, Wanbing Gong, Yihong Chen, Meilin Duan, Jun Ma, Xiaofeng Cui, Yitao Dai, Chao Gao, Yujie Xiong, Sunlight-Driven Highly Selective Catalytic Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfural Towards Tunable Products, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202204225

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202204225