C-H键活化反应目前仍然是化学领域的重要挑战，半导体光催化剂在C-H键活化领域展示其前景，但是人们对于半导体氧化物C-H键活化的机理仍并不清楚。

有鉴于此，厦门大学程俊教授、鲁汶大学Bert Sels教授、吴雪娇等报道Zn-In-S半导体光催化剂对多种多样的生物质以及化石燃料试剂进行C-H键活化偶联，制备高附加值产品。

本文要点

(1)

与通常研究者广泛接受的半导体光催化剂的逐步电子-质子转移机理PE-ET（stepwise electron-proton transfer pathway）不同，作者通过实验和理论计算发现Zn-In-S光催化剂的机理为协同质子耦合电子转移机理CPET（concerted proton-coupled electron transfer）。

(2)

通过进行微动力学模型研究，并且考虑了表面化学的基元步骤，作者发现Zn-In-S催化剂通过消耗自由基并且具有更快的C-H键活化速率，这是因为对于PE-ET过程通过非常强的吸附作用阻碍催化反应。Zn-In-S催化剂的CPET过程中，摘氢反应是决速步，而且摘氢步骤的能垒更低。基于微动力学模型得到的催化反应速率表达式有助于设计基于CPET机理的C-H键活化应用半导体催化剂。

参考文献

Wu, X., Fan, X., Xie, S. et al. Zinc-indium-sulfide favors efficient C − H bond activation by concerted proton-coupled electron transfer. Nat Commun 15, 4967 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-49265-2

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49265-2