浙江工业大学Angew：水-乙腈混合溶剂多通道光子CO2还原C-C偶联

浙江工业大学Angew：水-乙腈混合溶剂多通道光子CO2还原C-C偶联

浙江工业大学庄桂林教授团队在CO2光催化还原研究领域取得重要进展。他们通过理论计算和分子动力学模拟，揭示了Co@BP光催化剂在不同溶剂条件下的C-C偶联反应动力学机制。研究发现，在水/乙腈混合溶剂中，特别是在1:9的比例下，可以高效生成C2产物（CH2CH2）。

设计高效率的CO2还原光催化剂需要精确理解真实条件（溶剂、光强）下的动态光催化反应机理。浙江工业大学庄桂林教授团队采用从头算非绝热分子动力学（AIMD）模拟和DFT理论计算相结合的方法，深入研究了Co担载在单层黑磷（BP）催化剂上的光催化C-C偶联反应动力学。

研究发现，Co@BP光催化剂展现出优异的光催化性能，包括出色的稳定性、长寿命的光生载流子以及较强的还原能力。从热力学角度来看，该催化剂在不同条件下表现出显著的活性差异：在非溶剂条件下，以99.99%的选择性生成甲酸（HCOOH）；而在溶液相中，则以99.34%的选择性生成乙烷（CH2CH2），且活化能仅为0.33 eV。

通过分子动力学（MD）模拟，研究团队进一步揭示了溶剂效应的关键作用。在水/乙腈混合溶剂中，当H2O/ACN的比例为1:9时，最有利于C2+产物的生成。在光照条件下，溶液相中多个质子通道能够吸附CHO中间体，并通过扩散与邻近活性位点的CHO偶联，从而生成C2中间体。

这项研究不仅展示了反应介质对光生载流子动力学的重要影响，更为调控光催化CO2转化的产物选择性提供了新的策略。相关研究成果已发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

参考文献：
Fu-Li Sun, Cun-biao Lin, Zhi-rui Luo, Qing Chen, Wen-xian Chen, Gui-lin Zhuang, Multichannel Photon-Stimulated C-C Coupling for CO2 Reduction in a Mixed Water/Acetonitrile Solvent, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202500270
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202500270