光催化是一种具有前景但同时挑战性的光催化技术，能够使用O₂在温和反应条件将烷烃转化为含氧衍生物化学品。

有鉴于此，中国科学技术大学熊宇杰、安徽师范大学崔晓峰、福建物质结构研究所张磊等报道构建原子精度材料解决这个问题和挑战，通过向多氧钛的簇合物中引入Fe，形成杂核共结晶的Ti₄Fe₁结构，通过光谱学表征和理论计算结果，验证发现共晶化簇状结构表现较好的能量优化和电荷转移，从而能够通过光生空穴活化C(sp³)-H键，以及进一步的和单线态¹O₂反应。

本文要点：

(1)

这种Ti₄Fe₁簇催化剂能够高效率选择性的将C₅-C₁₆烃类分子氧化为醛和酮，转化率高达12860 μmol g^-1 h^-1，催化反应速率比Ti₃Fe₁簇催化剂高5倍。

(2)

这项工作展示了通过结合Fe物种调节氧钛簇的结构得到协同作用的光催化剂，分别使用光生空穴和¹O₂进行光催化反应，通过原子结构精确设计，调节电荷转移过程和能量，在烃类氧化反应中实现了高反应活性、高反应选择性，从原子尺度精确设计光催化剂提供帮助。

参考文献

Mei-Yan Gao, Hui Bai, Xiaofeng Cui, Shuyan Liu, Shan Ling, Tingting Kong, Bing Bai, Canyu Hu, Yitao Dai, Yingguo Zhao, Lei Zhang, Jian Zhang, Yujie Xiong, Precisely Tailoring Heterometallic Polyoxotitanium Clusters for the Efficient and Selective Photocatalytic Oxidation of Hydrocarbons, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202215540

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202215540