开发高效、含量丰富的催化剂以催化CO2转化为高附加值化学品具有重要意义，但也具有挑战性。碳酸苯乙烯具有很大的市场价值，但由于苯基的空间位阻高，吸电子能力弱，使得CO2在氧化苯乙烯上的环加成困难。
基于此，北京理工大学张加涛教授等人报道了利用两步法将Ti单原子引入介孔氮氧掺杂碳纳米片（Ti-CNO）中。Ti-CNO对CO2和氧化苯乙烯环加成碳酸苯乙烯表现出优异的光热催化活性和稳定性。在光照和环境压力下，最佳Ti-CNO的产率为98.3%，远高于CN（27.1%）。此外，在连续10次循环中，表现出显著的稳定性。通过DFT计算，作者利用PBEsol密度函数研究了COK和MIL-125的电子结构。电子能带结构和投影态密度（PDOS）计算显示，COK和MIL-125的费米能级都接近它们的价带，显示出p-型半导体行为。值得注意的是，COK的计算带隙为2.59 eV, MIL-125的计算带隙为3.02 eV，略小于实验结果。通过对元素和轨道的PDOS分析，作者分析了价带和导带的组成，并绘制了实空间中价带最大值（VBM）和导带最小值（CBM）波函数的可视化图。基于PDOS、VBM和CBM研究结果，有机配体上的C和O的p轨道对价带有贡献。此外，COK和MIL-125的传导带主要依赖于有机配体中C和O的p轨道以及Ti的d轨道。Single-Atom Titanium on Mesoporous Nitrogen, Oxygen-Doped Carbon for Efficient Photo-thermal Catalytic CO2 Cycloaddition by a Radical Mechanism. Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202404911.
