华南师范大学刘江/香港城大刘彬JACS：氧化还原异金属团簇实现乙烯/丙烯的光电化学可控级联氧化

本文报道了华南师范大学刘江教授与香港城市大学刘彬教授合作研发的一种新型氧化还原异金属团簇催化剂（Ti₁₆Mn₄），用于在温和的光电化学体系中实现乙烯和丙烯的可控级联氧化。背景方面，乙烯和丙烯的选择性氧化是石油化工核心环节，但现有多种独立的热氧化工艺互不兼容，导致效率低下。研究目的在于开发一种单一反应体系，通过共享中间体实现多产品可控生产。结论显示，该催化剂通过精准调控团簇内部电子转移，生成多重活性氧化态，稳定溴自由基（•Br）和羟基自由基（•OH）作为共享中间体，在无需额外氧化剂的条件下，通过切换电解池构型和调节反应时间，可选择性获得溴代醇、环氧化物、溴代酸/酮等高价值化学品，转化率>99%，收率最高87%，法拉第效率达75%。该体系展现了优异的底物普适性和克级放大潜力，流动电解池可稳定运行120小时以上。技术经济分析显示成本竞争力，为低碳烯烃高值化提供了绿色、可控的新范式，并展示了异金属团簇在复杂多步催化中的优势。