光催化有机合成，由于其可在温和条件下产生高能量和生成活性自由基中间体，达成过去许多无法直接合成的化合物的制备。所以，使得近年来光氧化还原化学成为有机合成方法学中广泛研究探讨的对象。然而，即便光催化选择性键断裂和形成的反应开发至今已取得了重大进展，但是，除了部分研究使用有机光催化剂外，多数研究还是依赖于使用铱或钌的均相光催化剂，而这些催化剂非但昂贵，且还是潜在的有毒污染物。近期Harvard University 的Daniel G. Nocera教授在Chem. Sci.上发表了使用碳的氮化物作为材料，并以太阳能驱动光氧化还原的镍催化交叉偶联反应。
图片来源：Chem. Sci.
该研究使用了表面改性的氮化碳NCNCNx材料，并证实了其在阳光下将可驱动镍催化的芳基胺化和醚化反应。
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值得注意的是，该光催化剂的吸收范围可扩大到可见光区域。且与传统的均相光化学方法相比，这种不含金属的光催化剂成本低且有较高的可回收性。通过阳光的照射驱动，即可为促进镍催化的交叉偶联提供了一种有效且可持续的方法。
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且与UV和蓝光驱动的光氧化还原方法相反，该研究的方法能够在高能量强度（EI）下高效地形成键，同时避免在双光催化工艺中经常遇到的其他化学物种的竞争性光反应的发生。
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且由于其在吸收太阳光方面的效率提高，且不含金属的性质，易于分离又易于回收利用以及直接合成，因此该研究开发的这种NCNCNx是一种很具前景的异相光催化剂，可用于环境友好和可持续的太阳能化学合成反应。
参考文献：Solar-driven tandem photoredox nickel-catalysed cross-coupling using modified carbon nitride
Chem. Sci. DOI: 10.1039/d0sc02131h
原文作者：Yangzhong Qin, Benjamin C. M. Martindale, Rui Sun, Adam J. Rieth and Daniel G. Nocera *
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