一种将硝基芳烃还原为胺的方法——化学工业中的一个关键过程，通常需要极端条件和有毒试剂——已在环境条件下使用可见光进行了证明。该工艺使用地球上丰富的等离子体光催化剂硫化铜铁来提供热电子和空穴，实现了比现有技术高出约 10 倍的成本标准化生产率，因此可能在减少化学工业的碳足迹。
将硝基芳香族化学品还原为相应的胺类是生产油漆、聚合物、农用化学品和扑热息痛等药物的关键中间步骤。然而，今天使用的标准方法通常需要超过 100˚C 的温度、贵金属催化剂和超过 5MPa 的氢气。几个小组已经设计出基于光催化的不含贵金属的替代品，但这些替代品往往反应时间长或选择性差，或者仍需要高温和高压氢气。
在过去的十年中，研究人员越来越多地研究表面等离子体相互作用，其中纳米粒子充当电磁天线以发展称为等离子体的量子化电子密度振荡。这些在飞秒后衰减到光子或高能电子-空穴对。光子的辐射衰变使彩色玻璃具有颜色，并增强了表面增强拉曼光谱中的信号。非辐射电子衰变可以显着加速化学反应。通常表面等离子体相互作用需要金属——通常是贵金属，如金。然而，最近，研究人员对三元硫属化物的等离子体特性越来越感兴趣，三元硫属化物无毒且富含地球。
在这项新工作中，捷克共和国 RCPTM 的研究人员使用了黄铜矿纳米晶体，其表面等离子体共振类似于金纳米颗粒。然而，除了便宜得多之外，它们还具有比金更好的催化性能，因为等离子激元的辐射衰变受到抑制，因此产生了更多的电子-空穴对。此外，反应物很容易吸附在纳米颗粒的表面上。研究人员发现，当他们用蓝光照射含有黄铜矿纳米晶体的硝基苯和肼溶液两小时时，肼以 100% 的产率和选择性将硝基苯还原为苯胺。作为奖励，等离子体衰变产生的热量将温度从 25°C 提高到 58°C，这也提高了反应速率。
研究人员随后研究了多种其他硝基芳烃的反应，其中一些含有竞争性官能团。他们发现，他们的反应不仅成功，而且通常比以前的方法获得更高的选择性，即使对于含有其他可还原基团的具有挑战性的反应物也是如此。例如，以前对 4-硝基苯腈的最高选择性为 75%，而他们的最高选择性为 99%。使用后，催化剂可回收再利用。总体而言，研究人员得出结论，该催化剂用于选择性还原硝基芳烃的成本标准化速率比目前的技术水平要好一个数量级。
无法联系到研究人员发表评论，但Prashant Jain美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的教授对该催化剂对多种不同硝基芳烃的适用性印象深刻，并报告称其对现有催化剂的显着改进。然而，他听起来很谨慎。“肼确实算作有毒试剂：它基本上是火箭燃料，”他说。“你已经通过使用如此强的还原剂来提高反应性。”此外，他补充说，“论文中的一个观点是人们经常使用氢气，而肼可以从氨中获得。嗯，要合成氨，你需要氢……从某种意义上说，肼只是一种高密度的氢源，所以这需要在进一步的工作中进行研究。你正在提供外部能量来源，那么这是否可以让该过程使用较温和的还原剂进行?鉴于黄铜矿是一种直接带隙半导体，可强烈吸收可见光并产生电子-空穴对。
