因為溫室效應的存在，通過可再生能源將CO2還原為燃料或有用化學品的研究持續(xù)在科學界引起關注。在有效催化體系，利用太陽能將CO2還原與H2O氧化耦合生成有用化學品和O2一直都被稱為人工光合作用，這是化學研究層面的一個理想反應。目前已經(jīng)有一些半導體催化劑被報道可以實現(xiàn)這一過程，包括CdSe, TiO2, InVO4, BiOBr, and ZnIn2S4等。然而由于H2O氧化在這些體系里很慢的動力學過程，人工光合作用的效率一直非常低下。同時，由此導致的光生空穴在表面的堆積也會直接造成催化劑的結構破壞而失活。通過犧牲劑的添加，可以解決這一問題，但是犧牲劑高昂的價格也讓這一過程難以擁有良好的前景。既然很難利用光生空穴快速實現(xiàn)H2O氧化，科學家一直希望可以利用這些空穴來驅(qū)動有意義的化學反應。近年來，已經(jīng)有相關系統(tǒng)報道過，可以利用太陽能將H2生成與有機合成耦合起來，同時利用光生電子和空穴，同時實現(xiàn)可再生H2的制備和有用的有機化合物的合成。但是這種策略還從未在CO2還原體系實現(xiàn)過。近日，中科院理化所吳驪珠教授團隊首先報道了一種CdSe / CdS半導體量子點光催化體系，可以在可見光照下高效還原CO2為CO. 在有三乙胺作為犧牲劑的調(diào)價下， CO的生成速率高達412.8 mmol g-1 h-1，選擇性>95%。更重要的是，在這個催化體系，CO2到CO轉(zhuǎn)化可以與1-苯基乙醇氧化生成頻哪醇的反應相耦合，最終實現(xiàn)光生電子和空穴的雙重利用。頻哪醇是藥物合成里的重要中間體。目前其合成目前主要通過于醛/酮的還原二聚反應，還需要加入一些金屬還原劑.而這種光催化體系，則在溫和條件下，成功實現(xiàn)了頻哪醇的合成，產(chǎn)率高達98%。此策略為太陽能驅(qū)動的二氧化碳催化還原提供了一個很好的解決方案： 在無需犧牲劑的條件下同時實現(xiàn)燃料的生成和有機氧化耦合，并成功解決由于光生空穴引起的催化劑降解的問題。相關研究發(fā)表與細胞出版社化學旗艦刊Chem.
