张昉教授团队在可再生碳资源（木质素）利用领域取得新进展

近日，球吧网化学与材料科学学院张昉教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为“Cs3Bi2Br9 Quantum Dots-Driven Photogenerated Bromine Radical Relay Enables Efficient Cleavage of Cα/Cβ–O Bonds for Lignin Depolymerization”的研究论文，该研究首次利用钙钛矿量子点卤素交换特性实现催化量氢转移试剂高效解聚木质素中的Cα/Cβ–O键。

自第二次工业革命以来，石油和煤炭等化石燃料被大规模开采和利用，导致其储量急剧下降，且化石能源的过度消耗还带来了严重的环境问题。因此，如何利用可再生碳资源已成为人类社会实现可持续发展的关键议题。木质素作为自然界中唯一富含芳香结构单元的可再生碳资源，具有极高的应用价值。据统计，全球木质素的年产量已超过7000万吨，但目前解聚木质素及其工业化利用面临严峻挑战，亟需研发能在温和条件下，实现高活性、高选择性、低成本解聚木质素的催化新策略。该团队摒弃传统“高温高压”和“强酸强碱”的蛮力破解方式，发展了“铋基钙钛矿量子点光催化溴自由基再生”催化体系，实现了对桦木木质素中Cα/Cβ–O键的裂解选择性超过99%，获得了芳香醛和酚类小分子化学品。在该体系中，溴自由基（•Br）物种能选择性地活化木质素中Cα或Cβ位的C–H键，实现C–O键的断裂过程。巧妙的是，•Br在参与解聚的过程中被还原为溴离子（Br⁻），而Br⁻可通过再次被Cs3Bi2Br9量子点的光生空穴氧化重新生成•Br，形成一个闭合的催化循环。这一“溴自由基接力”催化过程，使得仅需催化量的溴源即可维持持续反应，显著提升了体系的原子经济性。该研究提出的光驱动自由基接力拆解顽固化学键的全新策略为可再生碳资源转化利用提供了全新范式。

球吧网化学与材料科学学院2024级博士研究生王厚庭、2023级硕士研究生杨文彩为论文共同第一作者，球吧网直播网为该论文的唯一完成单位。该工作得到了国家自然科学基金、教育部资源化学重点实验室、上海市仿生催化前沿科学研究基地的支持。(供稿:化学与材料科学学院)

论文链接网址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.9602554