大連化物所發表光催化生物質轉化的綜述論文

近日，我所生物能源化學品研究組（DNL0603）王峰研究員團隊受邀發表綜述，系統介紹了光催化生物質轉化過程中自由基反應的挑戰和進展。

　　生物質是地球上最豐富的可再生碳資源。發展高效的催化體系可將生物質資源轉化為高附加值的化學品和燃料，對實現碳中和、碳達峰目標具有重要意義。光催化可利用光能作為驅動力，在非常溫和條件下去驅動化學反應的發生。在光照條件下，被激發的光催化劑可活化生物質底物，產生活潑的自由基中間體，進而實現各類非常有挑戰性且重要的轉化過程。然而，自由基中間體的高活性也意味著很難去調控其轉化，尤其是在結構復雜的生物質底物的轉化過程中，不受控的自由基副反應的發生會極大地降低轉化的效率。因此，如何控制自由基中間體的反應是實現高效光催化生物質轉化的關鍵科學問題。

本綜述從如何在生物質底物上產生特定的自由基，以及如何調控自由基中間體定向轉化兩個方面，詳細介紹了光催化生物質轉化的研究策略和最新進展。生物質底物結構較為復雜，如何活化生物質底物產生特定的自由基是實現其高效轉化的先決條件。針對不同的生物質底物，需要結合其結構特點合理設計催化體系，調控底物與催化劑相互作用從而實現其選擇性活化。此外，引入合適的外源自由基可以實現一些非常困難的轉化過程。自由基中間體的轉化直接決定了最終的轉化效率，其定向轉化依賴于局域催化環境的調控和設計。本綜述對高效光催化生物質轉化體系的設計具有重要的指導意義。

　　王峰團隊一直致力于溫和條件下生物質的高效轉化利用，包括木質素（ACS Catal.，2018；ACS Catal.，2018；ACS Catal.，2018；ACS Catal.，2019；ACS Catal.，2020）、生物質平臺化合物（Nat. Energy，2019）、多元醇（Nat. Commun.，2020；J. Am. Chem. Soc.，2021；Chem.，2021；Joule，2021）、油脂（Nat. Catal.，2020）、低碳發酵液（Nat. Commun.，2018；Appl. Catal. B，2022）等可再生生物質原料。團隊也曾受邀發表了一系列關于木質纖維素轉化的綜述（Adv. Mater.，2018；Acc. Chem. Res.，2020；Chem. Soc. Rev.，2020；Chem. Soc. Rev.，2020）。

　　該綜述以“Radical generation and fate control for photocatalytic biomass conversion”為題，于近日發表在Nature Reviews Chemistry上。該綜述的第一作者是我所DNL0603的博士研究生黃志鵬。上述工作得到了國家自然科學基金、科技部中意合作項目等項目的資助。（文/圖 黃志鵬）

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41570-022-00359-9