近年來，光催化越來越受到人們的關(guān)注，但這絕不是一個新概念。 它在一百多年前就被首次討論，但在 20 世紀(jì)的大部分時間里，它基本上被視為科學(xué)新奇事物而被忽視。 然而，20 世紀(jì) 70 年代，先驅(qū)們響應(yīng)社會對有效和可持續(xù)制氫的關(guān)注，為技術(shù)注入了新的活力。 此后，它對許多科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了變革性的影響。 簡而言之：光催化涉及在催化劑存在下加速光反應(yīng)。 光催化材料有效地利用光產(chǎn)生的能量來推動各種化學(xué)反應(yīng)。

深入研究光氧化還原化學(xué)

盡管光催化有多種形式，但我們在本文中將主要關(guān)注光氧化還原化學(xué)。 這是光催化過程的一種形式，利用光作為資源來實(shí)現(xiàn)氧化還原反應(yīng)。 在這里，可見光光氧化還原催化劑（如曙紅 Y）特別值得注意。 通過利用這些催化劑，從基態(tài)到電子激發(fā)態(tài)的轉(zhuǎn)變變得可行，從而能夠產(chǎn)生自由基物質(zhì)并促進(jìn)隨后的氧化還原反應(yīng)。 此外，通過將光氧化還原介導(dǎo)的氫原子轉(zhuǎn)移（HAT）與其他形式的催化相結(jié)合，可以合成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，例如手性結(jié)構(gòu)單元，這在藥物發(fā)現(xiàn)中至關(guān)重要，具有高選擇性，減少了副產(chǎn)物和純化過程中的廢物。

光氧化還原反應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用

有機(jī)合成：光氧化還原催化已成為有機(jī)化學(xué)中的重要工具，促進(jìn)復(fù)雜有機(jī)結(jié)構(gòu)的組裝，促進(jìn)自由基化學(xué)，并推進(jìn)環(huán)狀化合物的非對映選擇性合成。

環(huán)境應(yīng)用：這種形式的光催化對環(huán)境科學(xué)具有深遠(yuǎn)的影響。 它已應(yīng)用于水凈化過程和污染物降解，從而放大了可持續(xù)發(fā)展的前景。

藥物化學(xué)：光氧化還原催化對于建立類藥化合物和藥物的創(chuàng)新合成途徑至關(guān)重要，特別是影響分子的 ADME-tox 特性。

人工光合作用和化學(xué)燃料生產(chǎn)：該技術(shù)已應(yīng)用于人工光合作用系統(tǒng)的開發(fā)和化學(xué)燃料的生產(chǎn)，例如水分解產(chǎn)生的氫氣，在能源領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

二氧化碳減排：有機(jī)光氧化還原催化劑已用于單電子二氧化碳減排，這是將二氧化碳轉(zhuǎn)化為實(shí)用化學(xué)品和燃料的關(guān)鍵過程，為應(yīng)對全球變暖做出了重大貢獻(xiàn)。

催化劑控制的立體選擇性反應(yīng)：涉及光氧化還原催化劑和手性金屬/有機(jī)催化劑的雙重催化已成為實(shí)現(xiàn)難以捉摸的立體選擇性反應(yīng)的有效策略。

光催化解決方案

雖然光氧化還原催化的使用使研究人員能夠獲得有效的反應(yīng)途徑，但仍然存在一些需要解決的挑戰(zhàn)，例如反應(yīng)速率和可擴(kuò)展性。 例如，可擴(kuò)展性是確保光催化應(yīng)用的工業(yè)可行性的關(guān)鍵因素。 為了解決這些問題，邁庫弗洛開發(fā)了連續(xù)流光催化反應(yīng)器用于改進(jìn)使用光氧化還原催化的方法，重點(diǎn)關(guān)注提高反應(yīng)效率和可擴(kuò)展性，以及提高實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的安全性。

利用邁庫弗洛反應(yīng)器推進(jìn)光催化

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