CO₂室温氧化烯烃取得突破：铁基光催化剂实现CO₂作为安全氧源

B910化工消息：6月8日消息，德国拜罗伊特大学（University of Bayreuth）Shoubhik Das团队与莱布尼茨催化研究所（LIKAT Rostock）Matthias Beller团队合作，在Science期刊发表了一项利用CO₂作为氧化剂的重要突破。研究者设计了一种光驱动的铁基催化剂，可在室温和大气压力下将CO₂分子中的氧原子剥离，并用于烯烃的氧化裂解反应。

CO₂长期以来被视为碳源用于化学品和燃料合成，但其分子中含有的两个氧原子却鲜有被利用。Das指出，CO₂实际上是一个富氧分子，但科学文献中CO₂裂解的案例极少，且大多需要高能耗条件。传统烯烃氧化裂解方法中，臭氧分解（ozonolysis）最为常用，而原子效率最高的方法使用分子氧，但O₃和O₂在工业规模使用时均存在易燃安全隐患。CO₂作为惰性分子，提供了一种更安全的氧化路径。

研究团队将铁原子嵌入聚合物氮化碳（polymeric carbon nitride）骨架中，同时引入2-氨基-5-(三氟甲基)苄腈（2-amino-5-(trifluoromethyl)benzonitrile）以构建缺电子配位环境。铁对氧具有高亲和力，催化剂通过光激发后能够抓住CO₂的一个氧原子并将其断裂，随后将该氧原子转移至烯烃底物上进行氧化。该反应在室温和常压条件下即可进行，实现了CO₂裂解与选择性氧化的耦合。

这项研究的意义在于两个方面。其一，它展示了CO₂作为化学品合成氧源的可行性，为CO₂高值化利用开辟了不同于碳利用的新方向。目前全球每年排放超过370亿吨CO₂，绝大部分研究聚焦于将其作为碳源还原为化学品或燃料，而利用其氧原子的路径长期被忽视。其二，铁基非均相光催化剂在温和条件下实现CO₂活化的设计思路，为开发更安全、更绿色的氧化工艺提供了模板。与臭氧氧化相比，CO₂氧化消除了爆炸风险，适合放大至工业规模。

该工作发表在Science（DOI: 10.1126/science.aed6068），由拜罗伊特大学和莱布尼茨催化研究所联合完成，获得国家自然科学基金（中国）和德国研究基金会支持。 （来源：Chemical & Engineering News）