近日，中國科大蘇州高等研究院劉東課題組與化學與材料科學學院熊宇杰教授團隊合作，在光電催化增值化學品合成領(lǐng)域取得新進展，相關(guān)研究成果以“Selective photoelectrochemical synthesis of adipic acid using single-atom Ir decorated α-Fe2O3photoanode”為題發(fā)表在國際知名期刊《自然·通訊》上。

高效、高選擇性地合成高附加值化學品，是現(xiàn)代化工制造的關(guān)鍵目標。光電催化技術(shù)作為一種將太陽能直接轉(zhuǎn)化為化學能的綠色途徑，為實現(xiàn)這一目標提供了可持續(xù)的解決方案。然而，在原子水平上理解和調(diào)控光電催化有機合成的反應過程仍然是一項挑戰(zhàn)。針對工業(yè)上合成己二酸這一反應排放有大量N2O污染物的問題，該研究報道了一種在溫和條件下利用光電催化方法選擇性氧化環(huán)己酮為己二酸的策略。

具體來說，研究人員們開發(fā)了一種單原子Ir修飾的Ti摻雜Fe2O3光陽極材料，在光-電協(xié)同作用下，以水為氧源，實現(xiàn)了己二酸的高效、高選擇性生產(chǎn)。機理研究揭示了一種在原子水平上由光生空穴驅(qū)動的吸附*OH轉(zhuǎn)移的非自由基反應機制。此外，將該光陽極和單片式非晶硅基光陰極集成，可實現(xiàn)具有長期穩(wěn)定性的無偏壓驅(qū)動光電催化己二酸合成。

該研究為高效、選擇性和可持續(xù)的光電催化氧化反應提供了合理的設(shè)計策略，同時在原子水平上為光電催化反應機制提供了深刻的見解。

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無偏壓驅(qū)動的光電催化環(huán)己酮氧化為己二酸的反應裝置示意圖

論文第一作者為中國科大博士研究生司圣和，熊宇杰教授和劉東特任教授、山東大學程合峰教授為共同通訊作者。該工作得到了山東大學黃柏標教授團隊的大力支持，還得到了國家自然科學基金等項目的支持，也得了合肥光源以及中國科大理化科學實驗中心、微納研究與制造中心、超算中心、蘇州高等研究院理化實驗平臺的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60506-w