Alkene Epoxidation with Water by Confined Active Co Sites on BiVO4 Photoanodes under Visible Light

钒酸铋 催化作用 选择性 烯烃 合理设计 卟啉 材料科学 苯乙烯 化学 化学工程 光化学 组合化学 纳米技术 光催化 无机化学 有机化学 聚合物 共聚物 工程类
作者
Haisu Wu,Yankun Wang,Mei‐Rong Huang,Jiajia Cheng,Baisheng Sa,Yuanxing Fang,Xinchen Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202420188
摘要

Heterogeneous photoelectrocatalysis systems have recently seen significant growth in organic transformations, but are limited by the inherent physicochemical properties of electrode materials. To enhance selectivity in these processes, we propose an innovative advancement in the rational design of photoanodes. Specifically, we incorporated cobalt porphyrin co‐catalysts with confined Co sites onto bismuth vanadate films as a photoanode. This photoanode significantly enhances the efficacy of styrene epoxidation, achieving selectivity and conversion rates of 90% and 99%, respectively. Notably, the reaction utilizes water as the sole oxygen source, operates at room temperature, and is easily scalable for gram‐scale synthesis. The developed photoanode demonstrates robust performance across various alkene substrates. Operando characterizations reveal that during the epoxidation reaction, the confined Co sites within the porphyrin structure catalyze the oxidation of H2O to form Co‐O*, serving as critical intermediates that facilitate cyclization reactions via one‐electron processes. This study introduces an innovative heterogeneous PEC strategy with customizable active sites tailored for selective catalytic organic transformations.

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