缺陷Zn3In2S6光氧化還原促進二氫異喹啉和H2O2共生產(chǎn)

1. 文章信息

標題Photoredox-promoted co-production of dihydroisoquinoline and H2O2 over defective Zn3In2S6

中文標題：缺陷Zn3In2S6光氧化還原促進二氫異喹啉和H2O2共生產(chǎn)          

頁碼：  2210110  

DOI：   10.1002/adma.202210110                  

2. 期刊信息

期刊名：Advanced Materials      

ISSN：1521-4095      

2022年影響因子：     32.086    

分區(qū)信息：     JCR分區(qū)（Q1）,中科院1區(qū)TOP        

涉及研究方向：  綜合性期刊

3. 作者信息：第一作者是  華東師范大學羅娟娟 。通訊作者為 中國科學院上海硅酸鹽研究所施劍林院士、華東師范大學陳立松副教授 。

4. 光源型號：北京中教金源CEL-HXF300E7

光功率計型號：北京中教金源CEL-NP2000

文章簡介

光合成以低成本和環(huán)境友好的方式生產(chǎn)*（H2O2）是最可持續(xù)和最有前景的方法之一。然而，但光合成存在光生載流子利用率低和H2O2產(chǎn)率低的問題。雖然通過添加質(zhì)子供體（異丙醇或乙醇）可以降低合成H2O2的氧化屏障進而提高H2O2產(chǎn)量，但是將不可避免地提高成本，與此同時，光生空穴（h+）的氧化能力被全數(shù)浪費。因此，找尋一個特定的質(zhì)子供體能以高選擇性的方式自身氧化成高附加值的產(chǎn)物，同時促進光催化產(chǎn)H2O2，是提升光催化體系整體經(jīng)濟效益的有效策略。

二氫異喹啉衍生物（DHIQs）是藥物合成和制藥工業(yè)中非常有價值的中間體，由四氫異喹啉衍生物（THIQs）的催化脫氫生產(chǎn)，然而存在生產(chǎn)成本高，操作程序復雜，選擇性差和破壞環(huán)境等缺點。通過大量文獻調(diào)研，已知通過光催化反應得到四氫異喹啉的半脫氫產(chǎn)物是十分困難的，這通常伴隨有不理想的全脫氫產(chǎn)物異喹啉（IQs）的生成。因此，尋找一種高效的光催化劑在溫和條件下光合成高純度半脫氫產(chǎn)物（DHIQs），將是一個別具吸引力的策略。此外，充分利用THIQs脫氫產(chǎn)生的氫質(zhì)子可以提高原子利用率和產(chǎn)物價值。

基于此，中科院上海硅酸鹽研究所施劍林院士和華東師范大學陳立松副教授等人將THIQs用作特別的質(zhì)子供體，用于熱力學上可行的選擇性半脫氫反應，生成具有高附加值的DHIQs，同時在雙功能光催化劑Zn3In2S6的催化下，在一個光氧化反應中耦合并促進H2O2的生成。缺陷Zn3In2S6在可見光（λ≥400 nm）照射下分別以66.4 mmol h-1 g-1 和62.1 mmol h-1 g-1的高速率生成H2O2和DHIQ。

此外，作者還詳細探討了反應機理和途徑。原位ESR分析、自由基捕獲實驗及溶液中活性氧（ROS）的檢測實驗表明，ROS（·O2和1O2），h+ 和質(zhì)子供體（THIQs）之間的協(xié)同作用在光催化共生產(chǎn)H2O2和DHIQs反應中起關鍵作用，這在以前的研究中基本上被忽略。同時，原位FTIR表明通過*OOH中間途徑在Zn3In2S6表面生成H2O2。該研究不僅有效地利用光生電子（e-）、h+以及多種活性氧的氧化還原能力來實現(xiàn)最大的原子利用效率，而且同時生成了太陽能液體燃料和高附加值化學品。