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論文第一作者為南京師范大學化科院2020級博士研究生夏遠勝同學，劉江副教授、謝蘭貴教授和蘭亞乾教授為該論文的通訊作者，南京師范大學為第一通訊單位。

光催化CO2還原反應技術被認為是目前實現(xiàn)碳中和研究領域最具前景的方法之一。在過去幾十年中，光催化CO₂還原反應已經(jīng)經(jīng)歷了快速的發(fā)展并取得了許多重要成就。但是，目前光催化CO₂還原反應依舊存在以下問題：1）CO₂的主要還原產(chǎn)物具有較低的使用價值（大部分為CO、HCOOH等）；2）還原產(chǎn)物具有低的產(chǎn)量；3）光催化反應不徹底，產(chǎn)物分離成本較高且困難。這些問題極大影響了光催化CO2還原產(chǎn)物后續(xù)應用。本文通過串聯(lián)轉化技術將低使用價值和低濃度的光催化CO2還原產(chǎn)物再轉化為高附加值的成熟化學品，為光催化CO₂還原反應提供一種走向應用的可行性策略。

圖1.光催化CO2RR和羰基化反應的串聯(lián)耦合。

論文在MOF基晶態(tài)材料作為光催化劑實現(xiàn)CO2到CO的光催化定向轉化的基礎上，選擇了兼容的反應體系和反應裝置，建立了光催化還原CO2反應和羰基化反應的串聯(lián)催化反應體系。該工作將CO2光催化反應與鈀催化的羰基化反應進行有效串聯(lián)，實現(xiàn)了CO2到CO再到酰胺化合物（重要的藥物分子和高附加值精細化學品）的綠色、安全以及高效轉化。我們注入的同位素13CO2氣體可以通過串聯(lián)的氨基羰基化反應生成被13C同位素成功標記的酰胺化合物。同時還嘗試串聯(lián)了其他不同的羰基化反應，如苯氧羰基化、烷氧羰基化以及羰基化Suzuki偶聯(lián)反應。通過改變串聯(lián)系統(tǒng)中羰基化反應的條件,建立了光催化CO2RR和不同類型的羰基化串聯(lián)反應，實現(xiàn)了CO2到CO到C-N/C-C/C-O鍵的形成，進一步擴展了串聯(lián)反應的實際應用。

圖2.光催化CO2還原與鈀催化羰基化反應的串聯(lián)反應歷程

對于CO2還原產(chǎn)物的串聯(lián)轉化是未來研究的一個潛在方向。我們通過將光催化CO2RR和催化羰基化反應串聯(lián)起來，成功地實現(xiàn)了光催化低值產(chǎn)物CO向高附加值且易分離的精細有機化學品的再轉化。這種串聯(lián)反應策略顯示出很高的轉化率和在精細化學品合成中的應用潛力，不僅實現(xiàn)了低值/溫室氣體CO2到高價值的藥物相關分子的直接轉化，而且為光催化CO2還原產(chǎn)物的價值再升級以及后續(xù)分離應用開辟了新的研究思路。

參考資料：http://www.njnu.edu.cn/info/1088/17481.htm