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近日，北京工业大学化学与生命学院孙再成/刘弈畅团队及合作者揭示了氮化碳基铜单原子光催化剂在膦氢化反应中的单电子氧化加成新机制。研究成果以《Mechanistic Investigation into Single-Electron Oxidative Addition of Single-Atom Cu(I)-N₄ Site: Revealing the Cu(I)−Cu(II)−Cu(I) Catalytic Cycle in Photochemical Hydrophosphinylation》为题发表在化学领域国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上。北工大博士研究生王光林为第一作者，北工大孙再成、刘弈畅，武汉大学戚孝天为通讯作者，北工大为该论文的第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中国博士后面上项目、北京工业大学种子基金等资助。

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文章开发了一种温和的光诱导配体交换策略在合成了氮化碳基铜单原子催化剂。通过表征确定了其含有Cu(I)-N₄单原子位点。根据铜元素的单电子转移特性，实现了光化学条件下的膦氢化反应，具有较高反应效率（TOF = 1507 h^-1）。结合多种原位（in-situ）和工况（operando）下的表征测试结果，提出了全新的Cu(I)-Cu(II)-Cu(I)催化循环过程。该过程可以显著降低催化能垒，以兼容多种电性的烯烃、炔烃底物，突破了膦氢化反应原有的底物限制。这项工作为单原子活性位点与自由基物种间的反应机制提供新的见解，将有助于设计不同于均相催化的全新反应模式。