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木质素是木质生物质的三大组分之一，是唯一富含芳香环的天然可再生有机聚合物。化学催化解聚是木质素有效利用的一条重要途径。其中光催化与电催化技术能在温和条件下，实现木质素C-O及C-C键选择性活化裂解，显示出广泛的应用潜力。近日，华南理工大学曾强教授（通讯作者）和李雪辉教授（通讯作者）等合作在Green Energy＆Environment发表了题为“Radical and (photo)electron transfer induced mechanisms for lignin photo- and electro-catalytic depolymerization”的综述文章，对光催化和电催化木质素解聚的反应机制进行了全面总结，并对光-电催化技术在木质素价值化利用中面临的挑战进行了分析，对发展机遇进行了展望。

通过木质纤维素的可持续转化与价值化利用，制备优质燃料和高附加值化学品，有利于碳资源在自然界的快速循环，进而实现“碳中和”目标。与物理和生物转化过程相比，木质素的化学解聚过程具有反应速度快、化学结构断裂模式清晰等优点。尤其，对于光-电催化过程所导致的木质素解聚，其共同特征是在温和条件下产生光/电子，并直接作用于反应底物的特定化学键并使其断裂；或将反应物转化为特定的自由基中间体，促进底物的连续转化。因此，针对木质素光、电催化解聚过程的特殊性，本文着重对光-电催化解聚过程中的碳中心自由基、活性氧介导转化机制、以及（光）电子转移介导解聚机理等进行了详细综述，并对光-电催化技术在木质素价值化应用中所面临的挑战和机遇进行了展望。

木质素的光-电催化解聚反应过程具有温和可控的特点，是“太阳能-化学能转换”的有益尝试。本文通过详细研究认为以下讨论值得被关注。

一是光电催化剂的设计。研究人员可以关注催化材料的微观形貌和电子结构，以便在催化过程中选择性地增强自由基的产生和促进（光）电子转移，从而提高催化效率；

二是多种活性氧物种的协同。光电催化中发生的羟基自由基诱导氧化反应通常是非选择性过程。为了实现精确裁剪木质素并提高芳香族产物的保留率，调整羟基自由基和超氧自由基的比例等不失为有益的尝试；

三是底物在催化剂上的吸附值得注意。（光）电子在催化剂与反应底物或自由基中间体之间的传递以及电子转移效率显著影响木质素转化过程。

特别值得注意的是，多催化过程耦合可能有助于提高反应体系对木质素的解聚能力。如光催化与电催化相结合的研究，不仅可以抑制光催化剂表面光生电子-空穴对的复合速率，还可以促进电化学氧化过程。另外，光催化与声催化或生物催化系统的结合也将是有益的探索。同时，开发更多的原位检测技术，如电化学原位红外光谱、原位电子顺磁共振和核磁共振，将帮助研究人员更好探索和确认木质素转化机理，从而更有效地控制反应过程。伴随能源消耗对生物质资源需求增加的推动以及光-电催化技术的快速发展，光-电催化木质素解聚的研究将变得越来越有吸引力，将在绿色可持续能源发展的各个领域发挥不可或缺的作用。

撰稿：原文作者