碳氢化合物的氧化反应在工业界应用广泛，但传统工艺往往伴随着极高的能耗。为了推动化学工艺向更温和、更环保的方向转型，一支由法国和英国物理学家及化学家组成的联合团队，在《绿色化学》期刊上发表了一项突破性研究，提出了一种基于金属纳米粒子的新型光驱动催化系统。
不饱和烯烃（如环辛烯）氧化为环氧化物的反应是工业上的关键步骤，目前虽已有多种均相或异相催化剂，但如何降低环境影响、优化反应条件仍是全球科研热点。此次研究由英国卡迪夫大学与法国里尔地区的三个实验室——包括固体催化与化学单元、光谱与反应性实验室以及激光物理实验室——跨学科合作完成，旨在开发一种由光能精准调控的催化新机制。
该催化系统的核心在于利用贵金属纳米粒子（NPs）的光吸收特性。当受到光照时，这些粒子能产生“热电子”并引发局部超热效应，从而将光能高效转化为热能，并精准传递给纳米粒子周围的微环境。研究团队将钨基催化纳米粒子与金纳米粒子结合，通过超声处理制备出油（烯烃）/水乳液。这种独特的Pickering乳液并非依靠表面活性剂稳定，而是由纳米粒子在油/水界面自组装形成，实现了高效的界面催化。
在光照条件下，金属纳米粒子表面的局域表面等离子体共振吸收光能，产生热电子并加热油/水界面区域。与传统加热方式不同，这种光驱动催化利用热电子和表面温度梯度加速反应，特异性地活化化学键，从而改变反应选择性。实验数据显示，在过氧化氢（H2O2）氧化烯烃的反应中，该系统的活性是传统热反应的五倍。此外，纳米粒子易于回收，可重复使用5次而活性不衰减。
这项成果为设计多相光反应器开辟了新道路，能够在接近室温的条件下实现温和氧化。在转化率相同的情况下，相比传统热反应器，该体系有望实现74%的节能潜力。对于中国化工行业而言，这一技术展示了利用光能替代传统热能进行精准催化的巨大前景，特别是在双碳目标下，开发低能耗、高选择性的绿色工艺已成为产业升级的关键方向，此类光热催化技术值得中国企业和科研机构重点关注与布局。
