光电化学池（PEC）在可见光驱动下将水分解成氧气和氢气，是实现人工光合作用的一种潜在方式。然而，目前PEC分解水的效率仍然较低，其挑战主要来自于包含多电子转移的水氧化反应。由于氧气本身所具有的附加值较低，因此在光阳极进行的水氧化反应可以被更容易发生的有机氧化反应所代替，在产生氢气的同时制备高附加值化学品。
受卤化物介导的电催化烯烃氧化的启发，精细化工国家重点实验室太阳能燃料与太阳能电池团队李斐教授以BiVO4半导体为光阳极、Pt为阴极构建光电化学池，通过在水/乙腈电解质中加入NaBr作为氧化还原中介，成功实现了高效高选择性光电催化烯烃环氧化，研究成果于近日发表于《美国化学会志》（J. Am. chem. Soc. 2022,144, 19770-19777）。
该体系具有如下特征：（1）NaBr氧化还原中介在PEC有机合成中发挥了双重作用，不仅促进“C=C”键的选择性氧化，而且有效保护了BiVO4光阳极免受水介质的光腐蚀。（2）该体系以水作为氧源，可在常温常压下实现多种水溶性烯烃的环氧化并获得优异的转化率（最高达100％）和选择性（最高达100％），整个反应体系无需使用贵金属催化剂和强氧化剂。考虑到工业制备环氧化物仍需要使用银催化剂和有机过氧酸，本研究为环氧化反应提供了一条绿色、节能的新途径，也使光电有机合成的底物适用范围得到进一步拓展。
论文第一作者为我校硕士研究生刘晓（已毕业），通讯作者为李斐教授。该研究受到国家自然科学基金委人工光合成基础科学中心等项目的资助。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c06273.
