山东理工大学邢令宝课题组发现与传统的光催化剂相比，蒽醌在温和光催化条件下既可以作为氢原子转移（HAT）试剂，又具有在能量转移过程中生成活性氧物种（ROS）的能力，这两种能力的结合显著提高了反应的催化效率，并可以应用于一系甲苯和烷基苯的高效氧化反应。

甲苯是挥发性有机物（VOCs）中的典型污染物之一，具有高毒性、致癌性和环境持久性，其催化氧化已成为工业界和学术界研究的热点。苯甲酸及其衍生物是重要的化学原料和产品，广泛应用于精细化学品和材料科学，包括制药、农药、染料、食品添加剂、香料、媒染剂和增塑剂。然而，由于甲苯中甲基的惰性C−H键通常需要较高的键离解能（BDE）来活化，在温和条件下直接将甲苯氧化为苯甲酸仍然是一个挑战。例如，工业上将甲苯氧化为苯甲酸通常需要在高温高压下使用金属钴或锰催化剂，这会导致高能耗和多种副反应。

利用光催化反应生产高附加值化学品是解决这一挑战的有效途径。光催化氧化技术在环境净化、能源转换和材料合成等领域显示出巨大的应用潜力。在光催化氧化反应中，苯甲酸的生成可以通过直接氧化甲苯来实现。特别是HAT策略可以在温和条件下活化惰性的C(sp³)−H键。然而，目前的HAT试剂仍然需要氧化氛围来将低价HAT试剂恢复到其原始价态。这一过程可能与反应中间体存在氧化竞争，导致部分能量损失。因此，有必要找到一种高效利用光能的HAT试剂。耗氧细胞在代谢过程中产生一系列活性氧物种（ROS），这些物种作为调节众多细胞生理功能的关键信号分子。ROS的产生和清除受到严格调控，以维持生物体的稳态。在这种情况下，氧气通过能量传递或单电子还原过程产生各种ROS，包括¹O₂、超氧阴离子、过氧化氢和羟基自由基等。由于其氧化特性，ROS已被广泛应用于环境污染控制和生物医学应用，如绿色水消毒和癌症光动力疗法等。

作者推测，可以通过结合HAT试剂和ROS生成来高效氧化甲苯，特别是通过能量转移过程生成¹O₂，将有望提高光能的有效利用。然而，实现这一过程的一个主要挑战是，大多数小分子HAT试剂在光激发下无法将能量传递给氧气。

本文报道了一种温和实用的策略，通过HAT和ROS的协同作用实现甲苯衍生物的光催化氧化。该方法采用有机光催化剂蒽醌作为HAT试剂和能量转移试剂，在温和的条件下以低催化剂负载产生¹O₂，具有高的氧化能力，从而促进HAT过程并促进一系列甲苯衍生物的光催化氧化。