近日，前沿交叉科学青岛研究院分子科学与工程研究院邓伟侨教授团队在光诱导二氧化碳（CO₂）转化方面取得新进展，设计合成了一类含有电子给体-受体（D-A）结构的聚离子液体（PILs）催化剂，首次在无金属、无助催化剂和无溶剂的条件下实现了光诱导CO₂环加成反应。相关成果以“Poly(ionic liquid)s for Photo-Driven CO₂Cycloaddition: Electron Donor-Acceptor Segments Matter”为题，发表在国际知名期刊AdvancedScience（中科院一区，TOP,IF=17.521）上。前沿交叉科学青岛研究院硕士研究生方旭、博士后杨丽为共同第一作者，邓伟侨教授和刘乘乘副研究员为共同通讯作者，山东大学为第一完成单位。

图1.电子给体-受体型聚离子液体结构设计

CO₂与环氧化合物通过环加成反应制备环状碳酸酯是一类重要的CO₂转化利用途径，该反应的原子利用率为100%。目前大多数情况下，该反应需要在高温高压和添加助催化剂的条件下才能高效进行，面临能耗高和产物难分离的问题。本工作提出利用太阳能为能量源促进CO₂环加成反应，设计合成了一系列结构中含有电子给体-受体的聚离子液体催化剂，在无金属、无助催化剂和无溶剂的条件下光诱导反应高效进行。对于同一种催化剂，光诱导的CO₂环加成反应转化率为热诱导反应的近5倍，机理研究表明，PILs中D-A结构的存在能够大幅度促进催化剂分子内光生载流子的分离效率和转移速率，将光生电子高效转移到环氧化合物上并促进其开环，进而加速CO₂环加成反应。

图2.光驱动CO₂环加成反应机理示意图

上述工作得到山东大学齐鲁青年学者未来计划项目，山东省自然科学基金，国家自然科学基金以及国家重点研发计划等的资助。

原文链接：http://doi.org/10.1002/advs.202206687