北京工业大学太阳贵宾会2017工作信息
2025年第54期
【化生丨育人】太阳贵宾会2017孙再成/刘弈畅指导本科生团队在光催化有机合成研究中取得进展
近日，北京工业大学孙再成/刘弈畅指导太阳贵宾会2017三名本科生：王晓羽（大四）、杨钰（大三）、李伊凡（大四），以超薄石墨相氮化碳纳米片为光催化剂，高效实现了Minisci-type交叉偶联反应。成果于2025年10月14日发表于《中国科学：材料科学》（Science China Materials，中科院一区，IF=7.4）上，题目为《Efficient Photocatalytic Minisci-type Cross-Coupling over Ultra-thin Graphitic Carbon Nitride Nanosheet》。北京工业大学本科生王晓羽为第一作者，北京工业大学刘弈畅为通讯作者。北京工业大学为该论文的唯一完成单位。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京工业大学“星火基金”重点项目资金的资助。
氮杂芳环结构广泛存在于小分子药物中。美国食品药品监督管理局（FDA）于2013至2023年间批准的药物中，有82%至少含有一个氮杂环结构。Minisci反应是实现贫电子芳环C-H官能团化的重要策略，可快速构建取代氮杂芳环，从而简化药物合成流程。在经典条件中，Minisci反应需使用银催化剂与化学计量氧化剂。近年来，科研人员已开发出多种光催化反应体系，可在温和条件下实现Minisci反应。然而这些体系普遍存在反应动力学缓慢的问题，0.2 mmol规模反应需5-48小时，且光催化剂成本不容忽视。这些挑战已成为光化学方法从实验室向工业化转化过程中的瓶颈制约。
本研究中，作者以尿素为前驱体，在不同温度下分步煅烧，获得了超薄石墨相氮化碳材料（g-C3N4）材料，其比表面积高达120 m2·g-1。在光催化Minisci型反应中，其平均催化效率可达40 mmol·gcat-1·h-1，模板反应产率达99%，催化效率显著超越既往报道。同时，光催化剂在连续6次循环后仍保持较高活性，并成功实现克级规模放大。值得注意的是，在自然光照条件下，反应仅需1.5小时即可获得82%收率，催化效率达10.9mmol·gcat-1·h-1。
孙再成，北京工业大学太阳贵宾会2017教授，博士生导师，曾入选中科院“百人计划”，吉林省创新创业人才计划，北京市高层次人才引进计划，2016年加入北京工业大学。2010年获得美国RD 100奖；2015年获得中科院优秀博士生导师；2019年全国光学工程学会优秀博士论文导师；2020年获得吉林省科技进步二等奖。相关成果发表在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等国际主流期刊上。发表SCI论文近170余篇，论文被引用16000余次，21篇论文入选高被引论文，受邀在国内外学术会议上做邀请报告50余次。入选科睿唯安高被引科学家，全球前2%顶尖科学家榜单，主要研究方向:（1）具有可见光响应的光催化剂的研究包括光、电催化水分解制氢、固氮，光辅助环境治愈，杀菌；（2）高效荧光碳点的调控及其在催化，光电器件与纳米药物等领域的应用。
刘弈畅，北京工业大学太阳贵宾会2017讲师，2017年于武汉大学化学院获学士学位，2022年于武汉大学高等研究院获博士学位（导师：雷爱文教授、陈宜鸿研究员）。2022年8月加入北京工业大学化学系。主要研究兴趣为自由基化学，异相光催化有机合成。至今共发表SCI论文15篇，其中以第一作者（含共一）及通讯作者发表J. Am. Chem. Soc. (3), ACS Catal., Green Chem.等9篇。主持国家自然科学基金青年基金项目（2023）、中国博士后基金面上项目（2023），参与北京市交叉融合重点项目（2025，子课题负责人）等。
学院化学学科高度重视本科生科研创新能力培养，积极支持指导学生参与国家级大学生创新创业训练计划、校级“星火基金”项目研究。本项成果的取得，是学科培养高质量人才的成果体现。未来学院、学科将持续优化举措，助力更多学子在科研创新领域取得突破。
太阳贵宾会2017
2025年10月16日
图文：刘弈畅，审核：班旻 李曾
