过渡金属硫化物是一类非常重要的半导体材料，其在光催化领域有着广泛的应用。木质纤维素生物质是最大的可再生碳资源，其中包含的三种成分（15-30%的木质素、40-60%的纤维素和10-40% 的半纤维素）都是具有高功能性的大分子，因此可作为生产高价值功能化化学品和高碳产品的优质原料。近年来，人们在利用金属硫化物半导体将木质纤维素光催化转化为高质量燃料和增值化学品方面取得了大量进展。
厦门大学王野教授、谢顺吉高级工程师，比利时鲁汶大学Bert F.Sels等人综述了基于金属硫化物的木质纤维素光催化体系的研究进展，重点阐述了木质素的选择性解聚和一些重要生物平台的氧化偶联。作者还详细介绍了控制反应途径和机制中的关键问题，讨论了金属硫化物在基元反应中的功能，包括C-O 键裂解、选择性氧化、C-C偶联和C-H 活化，以此为合理设计用于可持续化学的活性和选择性光催化剂提供见解与指导。最后，作者分析并简要讨论了硫化物光催化剂在生物质应用中的前景。该研究以题为“MetalSulfide Photocatalysts for Lignocellulose Valorization”的论文发表在《Advanced Materials》上。
（1）关于金属硫化物的优点包括：i）金属硫化物是选择性裂解木质素中C-O键的有效催化剂；ii）金属硫化物量子点可以有效地断裂生物质原料中的C-O键或C-C键；iii）金属硫化物半导体对生物平台氧化生成羰基或羧基具有高选择性；iv）几种基于金属硫化物的光催化体系在耦合生成高碳方面表现出独特的性能。
（2）目标C-O或C-C键的断裂以及在保持其他官能团不变的情况下特定官能团的选择性转化是选择性解聚和升级的关键挑战。作者详细阐明了上述转变的反应机理，详细总结了金属硫化物在基本反应步骤中的作用，即C-H活化、C-O裂解和C-C偶联，分析和探讨了金属硫化物半导体优势的基本原理。
（3）作者提出展望：i）金属硫化物的化学稳定性是一个需要解决的难题，可设计合适的反应器及时分离酸产物，或是将金属硫化物与保护材料结合，形成复合光催化剂；ii）对许多相关反应的活性位点和反应机制的深入了解仍然较少，很少有研究致力于阐明金属硫化物表面的活性位点、表面活性位点的作用机制以及光催化剂-反应物溶液界面的反应，可合成具有明确和可调表面结构和性质的金属硫化物，以建立表面-反应性关系，还可应用超快光谱和原位表征来监测反应过程中催化剂表面的变化，以提供有关表面吸附物质和反应中间体的信息。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007129
来源：高分子科学前沿
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