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研究内容

通过C-O键断裂和形成的光催化环氧化物醇解已成为合成抗肿瘤药物和精细化学品替代品的主要方法。然而，由于缺乏关键的证据来解释反应物和光催化剂表面之间的相互作用，因此，具有高活性和区域选择性的光催化环氧化物醇解具有挑战性。

福州大学徐艺军教授课题组报告了ZnIn2S4@CdS用于环氧醇解的光催化剂，具有接近100%的高区域选择性。机理研究表明，在暴露的锌酸位点上进行C-O键极化和断裂的精确激活开关对实现高效的光催化性能具有关键意义。相关工作以“Exposed Zinc Sites on Hybrid ZnIn2S4@CdS Nanocages for Efficient Regioselective Photocatalytic Epoxide Alcoholysis”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1.作者首先通过在空心CdS纳米笼上原位生长超薄ZnIn2S4纳米片，在光催化剂表面引入了丰富的硫空位，这有利于暴露出丰富的Zn原子作为吸附和极化环氧化物的路易斯酸位点。在ZIS@CdS，从而促进光生电荷载流子的界面转移动力学。

要点2.这种新的原子级策略制备的ZnIn2S4@CdS（ZIS@CdS）纳米笼具有开放分子活化中心和有效电荷载流子转移路线，环氧化物醇解的区域选择性接近100%。

要点3.作者通过气相色谱-质谱和原位漫反射红外傅立叶变换光谱标准，首次明确提出了从各种环氧化物到β-烷氧基醇的区域选择性反应的潜在光催化机制。

研究图文

图1.（A）分级结构ZIS@CdS纳米笼的一般原理的流程图。（B）固体Cu2O纳米立方体、（C）空心Cu2-xS纳米笼、（D）空心CdS纳米笼和（E）空心ZIS1@CdS纳米笼的SEM。（F）空心ZIS1@CdS纳米笼的TEM、（G）HRTEM和（H）元素分布。

图2.（A）IPA催化环氧化物醇解的实例。（B）空心CdS纳米笼、ZIS纳米花和具有不同ZIS与CdS摩尔比的ZISx@Cd复合物（x=0.32、0.5、1和1.5）通过IPA对ECH醇解的光催化性能。（C）ZIS1@CdS用IPA进行ECH醇解的长期光活性测试。（D）不同样品上IPA对氧化苯乙烯醇解的光催化性能。（E）ZIS1@CdS用IPA进行氧化苯乙烯醇解的长期光活性测试。（C）和（E）插图：ECH和氧化苯乙烯醇解产物的3D化学结构模型。反应条件：2 mg光催化剂，1 atm空气，5 mL IPA，0.1 mmol环氧化物，λ>420 nm。

图3. CdS、ZIS和ZIS1@CdS的（A）瞬态光电流响应（λ>420 nm），（B）EIS奈奎斯特图，（C）电子寿命和（D）TRPL拟合结果（λex=330 nm）。CdS、ZIS和ZIS1@CdS的（E）Cd 3d、（F）Zn 2p、（G）In 3d和（H）S 2p的高分辨率XPS光谱。（I）空白硫化镉的VB-XPS。（J）空白ZIS的Mott-Schottky曲线。（K）ZIS@CdS异质结的能带排列和光激发电荷载流子转移路径的示意图。