北京大学周鹏课题组Nat. Commun.：光催化小分子高值厌氧转化——实现甲醇与废弃塑料衍生乙二醇的高效碳–碳交叉偶联合成α-羟基酸

本研究由北京大学深圳研究生院周鹏课题组在Nature Communications上发表，聚焦于太阳能驱动甲醇与废弃塑料衍生乙二醇的高效碳-碳交叉偶联反应。背景方面，全球塑料废弃物大量积累，传统处理方法低效且造成生态危害，亟需绿色转化技术。研究目的旨在通过光催化实现塑料衍生物和小分子甲醇的高选择性、高效率合成高附加值α-羟基酸（如乳酸），克服传统方法中活性与选择性难以兼得的难题。通过设计原子级分散的碱土金属（特别是钡）活性位点修饰的二氧化钛光催化剂，课题组提出了稳态-瞬态中间体协同调控策略：在TiO2表面形成受阻路易斯酸碱对（FLPs），实现乙二醇生成高活性瞬态自由基、甲醇生成可定向偶联的稳态中间体，从而显著促进C–C交叉偶联反应。实验结果表明，Ba:TiO2催化剂在乳酸合成中实现了2.04 mmol g⁻¹ h⁻¹的生成速率和81.8%的碳选择性，同时协同产氢，表现出高光子利用效率和优异稳定性。结论指出，该工作为废弃塑料与小分子原料高值化转化提供了新路径，在绿色化学和可持续能源领域具有重要应用前景。