近日，我校英国上市公司365柯清平副教授在烯烃环氧化研究中取得新进展。研究表明以可见光为驱动、氧气为氧化剂，在纳米LaSrCoMnO6催化剂上实现了苯乙烯的高效转化。苯乙烯转化率超过99.9%，环氧苯乙烷选择性达91.3%，TOF值为22.3 h-1。相关成果以“Plasmonic LaSrCoMnO6for Visible-Light-Driven Styrene Epoxidation with O2”为题发表于国际顶级期刊《Nano Letters》（自然指数期刊，IF=9.1）上，我校为论文第一完成单位和唯一通讯单位，柯清平副教授为论文第一作者，闫岩教授为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金面上项目等基金的支持。该研究是柯清平副教授继在《ACS Catalysis》、《Journal of Catalysis》等催化领域顶级期刊发表系列工作后的又一新进展，为烯烃环氧化提供了新的光热协同催化策略。
环氧化合物是合成医药、农药及高分子材料的重要中间体，全球年需求量逾千万吨。传统烯烃环氧化工艺多以双氧水为氧化剂的均相催化、空气做氧化剂的银-气固相催化为主，通常需高温和/或双氧水等强氧化剂的苛刻反应条件。因此，在此工艺条件下环氧化合物的过度氧化难以避免，导致环氧化的选择性降低。柯清平副教授利用尿素辅助-氧化还原法开发了新型Mn基催化体系，构建了具有局域表面等离子体共振效应的LaSrCoMnO6催化剂，可在可见光照射及60°C温和条件下活化氧气，生成活性氧物种，实现对苯乙烯的高选择性环氧化。该体系无需有机过氧化物或添加剂，反应后催化剂经离心即可回收，循环使用5次后活性无明显下降。
（图1.纳米LaSrCoMnO6催化剂结构表征）
（图2.纳米LaSrCoMnO6的LSPR效应表征）
机理研究表明，在LSPR效应作用下，LaSrCoMnO6在可见光的激发下即可产生大量的空穴和电子。其中，空穴活化苯乙烯得到苯乙烯衍生C+化合物是其环氧化的关键，而电子在温和反应条件下与吸附氧结合形成单线态氧，进而与Mn物种形成氧化中心，这两步分别促进了苯乙烯的转化和环氧苯乙烷的合成。
（图3.LaSrCoMnO6的光热催化性能研究）
（图4.LaSrCoMnO6的光热催化机理研究）
此外，柯清平副教授在芳烃化合物和生物质平台化合物经氧化、腈化等反应转化为高附加值精细化学品，如苯甲醇氧化为苯甲醛、5-羟甲基糠醛氧化等取得了系列进展，部分研究成果陆续在《Chemical Science》（英国皇家化学会旗舰期刊，自然指数期刊）、《Green Chemistry》（IF=9.2）、《Chemical Engineering Journal》（IF=13.3）等国际知名期刊上。
论文链接：
《Nano Letters》：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c03608
《ACS Catalysis》：https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03164
《Journal of Catalysis》：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2024.115841
《Chemical Science》：https://doi.org/10.1039/D3SC05654F
《Green Chemistry》：https://doi.org/10.1039/D3GC04117D
《Green Chemistry》：https://doi.org/10.1039/C9GC01041F
《Chemical Engineering Journal》
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151721
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158869
（撰稿：汤骏；审核：韩新亚、黄宇弦）
