近年来，随着国家提出“碳达峰，碳中和”战略目标，将生物质资源转化为高附加值化学品是实现我国提出的双碳目标的一项重要途径。生物质光催化转化技术由于其反应条件温和、过程绿色等特点引起了广泛关注。课题组前期研究已经通过构建光催化C-C键偶联体系实现了将生物质平台化学品转化为航空煤油前驱体（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 16399-16403）。进一步开发出羟基基团的光催化直接加氢脱氧技术可以打通温和条件下光催化生物质平台化学品制生物航煤的全过程，能有效降低转化过程中的能量损耗，具有重要意义。

基于这一背景，大连理工大学王敏教授团队深入分析了醇类底物分子中C-O键难以直接被光生电子进攻进而均裂的主要原因，发现醇羟基的C-O键极性强，键能大，难以直接均裂形成碳自由基。针对这一难点，研究者们设计了一种极性增强策略（图1）：利用C-O键自身具有的强极性，通过构建具有Lewis-Brønsted（L-B）双酸对位点的光催化剂，基于L-B双酸对位点与C-O键相互作用进一步放大C-O键的电荷不均衡程度，促使其异裂形成碳正离子；再利用光催化体系可以产生大量激发电子的特点，使得碳正离子结合电子与质子形成新的C-H键，实现醇羟基的直接HDO。针对这一过程，作者们通过醇溶剂热法制备了一种富含表面羟基与氧空位的WO_3-x光催化剂，催化剂表面的羟基与氧空位分别作为Brønsted和Lewis酸位点。基于WO_3-x光催化剂驱动的极性增强策略，实现了温和条件下甲醇、乙醇等脂肪醇与乙二醇、甘油等多元醇的直接HDO。以乙醇为例，光催化还原产物中乙烷的选择性达到80%。

图1：通过WO_3-x光催化剂驱动的极性增强策略实现醇类羟基的直接加氢脱氧

在通过WO_3-x光催化剂实现了醇类底物的直接HDO后，作者们进一步通过中间体捕获实验与原位光谱分析，证明醇类分子中C–OH基团首先质子化为C–OH₂⁺基团，随后发生异裂生成碳正离子，碳正离子与质子和光生电子结合形成新的C–H键（图2a）。在此基础上，通过煅烧处理与H₂O₂氧化处理两种方式精细调控了WO_3-x光催化剂表面的L酸与B酸含量，并详细研究L酸与B酸含量的变化对光催化HDO活性的影响，证明了L-B双酸对位点是实现醇类底物直接HDO的关键活性位点（图2b, c）。

图2：催化剂表面的Lewis与Brønsted酸位点对光催化醇羟基HDO活性的影响

该研究不仅为羟基去除提供了新方法，可以作为后续生物航煤前驱体光催化加氢脱氧的前置研究，也可以为新型光催化体系的设计与构筑提供新的思路。该工作以“Lewis–Brønsted Dual Acid Sites in WO_3-x Catalysts Facilitate Direct Photocatalytic Hydrodeoxygenation of Hydroxy Groups in Alcohols”为题，作为VIP文章（Very Important Paper）发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。本文的通讯作者是大连理工大学化学学院王敏教授，第一作者是大连理工大学博士后周宏儒，大连理工大学为唯一完成单位。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202516021