方煜教授科研成果｜PCC-6-M——调控ROS生成路径，实现特异性光催化氧化-百灵威

模拟酶的活性位点和底物结合腔以实现催化反应中的特异性是一个重要的挑战。湖南大学方煜教授课题组新开发了一种酚噻嗪基八面体多孔配位笼超分子光催化材料（ PCC-6-M ），并通过金属中心调控活性氧（ROS）物种的生成路径，探索了其在不同光催化氧化反应方面的应用^[1]。
光生电荷的分离和转移对催化剂的光催化性能具有重要意义。方煜教授课题组首先通过一系列光学和电化学表征，PCC-6-M的电荷转移与分离效率存在较大差异，该结果表明，可以通过金属中心来调节材料的光生电子-空穴的分离能力，从而调节氧活化途径。
为了进一步阐明金属中心对ROS物种产生路径的调控作用，方煜教授课题组在可见光照射下进行了电子自旋共振（ESR）测试，选择2,2,6,6-四甲基哌啶（TEMP）和5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物（DMPO）来分别验证单线态氧（¹O₂）和超氧自由基（O₂•⁻）的产生。ESR光谱表明（图1）PCC-6-M在光照条件下可以产生不同的活性氧物种，PCC-6-Zn和PCC-6-Ni呈现单一路径分别生成¹O₂和O₂•⁻，而PCC-6-Co可以同时产生特定比例的¹O₂和O₂•⁻。这种ROS物种产生可调性表现出极好的酶模拟性，有望实现特定的催化氧化反应。

图1 PCC-6-M在(a)TEMP和(b)DMPO存在下的ESR光谱<sup>[1]</sup>

图1 PCC-6-M在(a)TEMP和(b)DMPO存在下的ESR光谱^[1]

随后，方煜教授课题组以PCC-6-M为光催化剂，Xe灯为光源，催化多种光催化氧化反应（图2），结果表明PCC-6-Zn能够高选择性氧化苯硫醚生成亚砜，PCC-6-Ni能够高选择性实现苄胺偶联，PCC-6-Co可以同时产生¹O₂和O₂•⁻两种ROS，能协同催化的苯甲醛氧化反应，对照组则几乎没有转化或转化率较低。

图2 PCC-6-M应用于多种光催化氧化反应^[1]

方煜，现任湖南大学化学化工学院教授，2010年在上海交通大学化学专业获硕士学位。2014年3月博士毕业于日本东京大学。2014-2015年期间继续在日本东京大学从事博士后研究。2015年4月到2019年9月，在美国德克萨斯A&M大学从事博士后研究。在研究生学习阶段和博士后工作期间，主要致力于“分级孔配位材料”（孔道尺寸为2-50纳米）的研究，围绕构建新型多孔配位笼（PCC）和介孔金属有机框架（mMOF），调节其孔道结构，控制客体分子在孔道内的负载与组装，在提升能源气体的转化与负载，以及抗癌纳米疗法方面取得进展。

百灵威独家供应湖南大学方煜教授课题组研发的3种超分子光催化剂（PCC-6-M），产品优势如下：

可以根据需要调控活性氧物种的种类参与反应；
性质稳定，易于保存；
应用范围广，反应高效。

产品列表

品名	缩写	货号
Singlet oxygen catalyst, PCC-6-Zn, 99% 单线态氧催化剂	PCC-6-Zn	9328138
Superoxide radical catalyst, PCC-6-Ni, 99% 超氧自由基催化剂	PCC-6-Ni	9328140
Reactive oxygen species catalyst, PCC-6-Co, 99% 活性氧催化剂	PCC-6-Co	9328139

参考文献

Yuan J P, Guan Z J, Lin H Y, et al. Modeling the Enzyme Specificity by Molecular Cages through Regulating Reactive Oxygen Species Evolution[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2023: e202303896.

方煜教授科研成果｜PCC-6-M——调控ROS生成路径，实现特异性光催化氧化

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