光催化水分解技術(shù)因利用易得無毒的水資源成為綠色化學研究的熱點。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）獨特的電子能帶結(jié)構(gòu)、高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，使得g-C₃N₄基材料已經(jīng)成為具有吸引力的光催化劑，用于析氫，污染物氧化降解和CO₂還原。此外，這類材料經(jīng)常作為有機反應(yīng)的光催化劑，包括有機分子的還原，氧化和非氧化還原反應(yīng)。

基于以上研究背景，河南農(nóng)業(yè)大學任運來等人報道了水分解的光誘導(dǎo)氧化半反應(yīng)與有機化合物的還原的有效耦合，為利用水作為電子供體實現(xiàn)有機物的還原轉(zhuǎn)化提供了光誘導(dǎo)途徑。

在這項工作中，報告了在Pd/g-C₃N₄^*光催化劑存在下，通過耦合光誘導(dǎo)的水氧化半反應(yīng)和有機化合物的還原，水作為電子供體來實現(xiàn)有機分子的還原轉(zhuǎn)化。所使用的光催化劑是通過在Na₂CO₃和H₂O存在下通過光照射Pd/g-C₃N₄的方法原位合成的。通過提高Pd⁰與pd^||的比值，可以略微提高Pd/g-C₃N₄的活性。此外，實驗結(jié)果表明，Na₂CO₃對反應(yīng)有相當積極的影響，抑制質(zhì)子還原和去除產(chǎn)生的毒害光催化劑的H₂O₂。

此外，重點闡明了析氧反應(yīng)的機理。根據(jù) Pd/g-C₃N₄^*的帶隙結(jié)構(gòu)，兩電子兩步法和四電子一步法這兩種過程在熱力學上都是允許的。因此，進行了旋轉(zhuǎn)圓環(huán)-圓盤電極實驗以確定Pd/g-C₃N₄^*的機理途徑。電子轉(zhuǎn)移數(shù)量為一步過程為4，兩步過程為2，而研究結(jié)果顯示電子轉(zhuǎn)移數(shù)量范圍從3.49到3.54接近4，表明一步過程作為主要途徑在本文的實驗條件下。因此，根據(jù)上述觀察結(jié)果和堿性條件下電化學OER的常規(guī)機制，提出了一種機制。

芳基鹵化物的還原偶聯(lián)在現(xiàn)代有機合成中具有重要意義，因為所產(chǎn)生的聯(lián)芳基骨架廣泛存在于染料、天然產(chǎn)物、藥物化合物和光電分子中。因此，在還原偶聯(lián)的各種方法的發(fā)展上已經(jīng)投入了相當大的努力。

本研究提供的策略允許各種芳基溴以Pd/g-C3N4^*作為光催化劑順利的進行還原偶聯(lián)，提供了一種合成聯(lián)芳基骨架的無污染的還原劑方法。此外，綠色可見光能源的使用賦予了這一過程更多的優(yōu)勢，包括溫和的條件等。雖然這種方法有一些缺點，但是可以指導(dǎo)化學家使用水作為還原劑，開發(fā)各種有機反應(yīng)的清潔策略。

Coupling photocatalytic water oxidation with reductive transformations of organic molecules, Nat. Cummun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-33778-9.

https://www.nature.com/articles/s41467-022-33778-9.