ACS Catal.综述:碳点作为纳米有机催化剂在合成中的应用

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在过去的几十年里,有机化学朝着绿色催化合成迈出了坚定的一步。在确保高效和可持续的基础化学品生产的同时,也着眼于保护人类健康和环境。为此,开发新型、无毒和有效的催化体系,能够在环境友好的溶剂(如水)中推动增值的化学转化是具有重要意义。此外,这些新型催化剂应具备不含金属,易于制备且可回收。在众多新型催化剂中,碳点(CDs)是一种相对较新的碳基纳米粒子,由于其突出的物理化学特性,满足了上述所有催化剂要求,因此成为一种极有前途的纳米催化体系。


近日,意大利的里雅斯特大学Giacomo Filippini,Maurizio Prato综述了碳点合成及其在有机催化和光催化中应用的最新研究进展,特别关注绿色非金属掺杂体系。


本文要点



要点1. CDs及其掺杂CDs的制备方法主要有“自上而下”和“自下而上”两种,分别从块体材料和分子前驱体出发。在“自上而下”的方法中,通常通过分解较大的碳基结构(石墨、纳米管等)来获得CDs。另一方面,“自下而上”的方法指的是对有机小分子或天然生物质进行碳化、热解或水热/微波处理,以获得CDs。

要点2. 绝大多数CDs都有一种特殊的(光致发光)PL特性,它包括强烈的蓝色发射,在红色区域迅速衰减,通常特征是依赖于激发波长。此外,CDs的另一个显著特征是由于其表面存在亲水基团,在极性溶剂(包括水)中具有高度的分散性。

要点3. CDs的物理化学特性使其成为绿色、可持续发展的合成催化平台。作者总结了在非金属掺杂CDs作为纳米有机催化剂和纳米光催化剂推动下,极性和光驱动自由基有机转化领域的最新研究进展。

要点4. 作者最后指出,尽管到目前为止,CDs研究已经取得了可喜的成果,但仍有一些尚未解决的挑战和机遇有待解决。


Cristian Rosso, et al, Carbon Dots as Nano-Organocatalysts for Synthetic Applications, ACS Catal., 2020
DOI:10.1021/acscatal.0c01989
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01989


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