使用质谱和电子顺磁共振研究金属参与的可见光催化

The formation of C-C bonds is an eternal topic in organic chemistry, how to use a more environmentally friendly and efficient way to build carbon-carbon bonds is the goal pursued by organic chemists. Due to the mild conditions, low energy consumption, less side reactions, simple operation, and can use sunlight as the reaction light source, visible light photocatalytic reaction are widely concerned by scientists in recent years. Amone many visible light catalysis, transition metal promoted visible light photoredox reactions show excellent feature. Whereas, mechanism study of these reactions were rarely reported. Therefore we plan to use mass spectrum to invesitgate the reaction intermedia, and explore the valence of transition metal during the reaction.

碳-碳（C-C）键的构筑是有机化学永恒的主题，如何使用更加环保高效的方式来构筑碳-碳键是有机化学家们追求的目标。可见光催化由于反应条件温和、能耗低、副反应少、操作简便、且可以利用太阳光作为反应光源，近年来受到科学家们的广泛关注。在众多可见光催化的有机反应中，过渡金属参与的光催化反应往往表现出更加优异的特性，在有机合成中扮演着重要的角色。总结文献我们发现，过渡金属参与的可见光反应机理的研究却很少，几乎没有直接的证据表明金属在反应过程中起到的具体作用，为了深入研究金属在该类双催化体系中扮演的角色，我们希望通过在线质谱来捕捉反应过程的中间体，并通过电子顺磁共振波谱来研究金属在反应过程中价态变化，为该类反应的研究提供机理方面的指导。

煤、石油等化石燃料的大量使用给人类带来便利的同时又导致了对环境的严重污染，如何减少化石燃料的使用，同时有效降低人类活动对环境的污染是人类未来不可回避的科学问题。作为公认的唯一一种环保型能源，太阳能由于取之不尽，用之不竭（约可用五十亿年），将是人类重点研究和利用的能源。因此，开发合成新型的光功能材料，最大程度使用太阳能，或者将太阳能转化并储存为人类可使用的能源，是解决能源和环境问题最理想的方法。本项目合成一系列有机染料，金属配合物以及各种元素参杂的量子点，并将上述化合物成功应用于荧光探针、光化学催化反应、光催化产氢，以及二氧化碳还原中。比如三联吡啶铱(Ⅲ)配合物和三联吡啶锌金属复合物可用于特异性和生物硫醇发生荧光反应，用于识别硫醇类化合物；网状锆金属-有机骨架（MOF）可用于催化苯甲醛和硝基甲烷的亨利反应；S，N 掺杂的碳点S，N-CDs / g-C3N4应用于光催化分解H2S制氢；三联吡啶-Fe（III）金属配合物FeTotpy可以和有机TADF光敏剂共催化实现二氧化碳选择性地还原为一氧化碳。相关研究为开发新型、高效的光催化材料提供新的思路。