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通過光電催化PEC策略選擇性的氧化C(sp³)-H鍵為合成具有應用價值的含氧化合物提供一種具有前途的方法，但是因為碳氫化合物分子的穩定性，光電催化選擇性C(sp³)-H鍵氧化反應的效率仍然難以讓人滿意。

有鑒于此，北京化工大學邵明飛教授、栗振華教授等報道使用亞納米PtO_x簇負載TiO₂（PtO_x/TiO₂）光陽極，甲苯的PEC氧化生成苯甲醛BA。在水相催化過程，BA的產率達到1.75 μmol cm^-2 h^-1，選擇性83.5%，這個性能比TiO₂高4.4倍。這種光電催化策略對甲苯衍生物的選擇性氧化也有效。

本文要點：

（1）

通過概念驗證，制作一個S型通道的自供電PEC串聯裝置用于甲苯的氧化，在光照作用生產苯甲醛BA的產率達到~170 μmol。實驗研究結合DFT理論計算的結果表明，PtO_x/TiO₂光陽極上的甲苯氧化遵循親電羥基（OH*）介導路徑，這能夠抑制苯甲醛的過度氧化。

（2）

此外，亞納米PtO_x團簇促進甲苯分子吸附和生成OH*，因此提高甲苯的氧化反應效率。這項工作有望拓寬在溫和條件的水溶液可持續的活化C(sp³)-H鍵。

參考文獻

Lan Luo, Yu-Quan Zhu, Wangsong Chen, Yucong Miao, Shanshan Zhang, Yusen Yang, Zhenhua Li, Mingfei Shao, Photoelectrocatalytic activation of C–H bond in toluene by titanium dioxide-supported sub-nanometric PtO_x clusters, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202505544

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505544