环氧化合物作为重要的化工中间体，广泛应用于溶剂、树脂、塑料和涂料等多种精细化学品和功能材料的工业生产。其中，乙烯氧化物、丙烯氧化物、环氧环己烷和苯乙烯氧化物等关键环氧化合物是合成表面活性剂、杀虫剂、环氧树脂、药物和香料等的重要前体。因此，烯烃环氧化反应被视为化学、石油化工和材料科学领域的基础反应之一。然而，目前工业上环氧化合物的生产主要依赖于氯醇法和有氧/过氧化物氧化法，通常需要苛刻的反应条件，例如高温高压，并存在能耗高、成本高和安全风险等问题。此外，这些方法依赖于不可再生的化石原料，产生大量的碳排放，不利于环境可持续发展。现有的氧化方法也存在烯烃适用范围有限的问题，尤其是热催化环氧化策略在应用于环状和直链烯烃时效率较低。因此，开发一种高效、绿色、由可再生能源驱动、反应物兼容性优异的通用烯烃环氧化新策略，对于满足可持续工业发展和绿色化学制造的需求至关重要。
基于电化学的选择性氧化策略通过使用可再生电力生产所需的化学物质，成为传统烯烃环氧化方法的有力替代。其独特的优势包括温和的反应条件、优良的能量效率以及使用水作为绿色氧源。尽管对环辛烯的直接电氧化环氧化已在二氧化锰（MnO2）和氧化钌（RuO2）上系统研究，但对脂肪烯烃（如环己烯）的直接电氧化面临显著挑战，主要由于其惰性的C=C键和在电极表面的弱吸附特性，导致电氧化过电位极高、转化率、选择性和法拉第效率较低。通过氧化还原介质可在一定程度上激活C=C键，实现气态低碳烯烃或共轭烯烃的活化，但氧化还原介质活化能力较弱使得该策略在绝大多数液相非活化烯烃的环氧化中仍存在低电流密度的问题，而进一步使用活化能力更强的自由基等氧化介质则又会导致选择性和法拉第效率的严重降低，这主要是由于整个复杂电催化过程中的高能自由基具有不可控性。
为解决惰性键化合物的高效活化（活性）与高能物种参与下的复杂化学反应路径可控性（选择性）之间的根本矛盾，南京大学丁梦宁课题组发展了一种“自由基表面动力学限域”调控策略，在电极表面产生高活性物种的同时精准配置微观反应途径，实现了适用于多种液态烯烃的高效高选择性绿色电催化环氧化通用方法。该工作发表在Nature Communications期刊上，题为《Universal high-efficiency electrocatalytic olefin epoxidation via a surface-confined radical promotion》。
该研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校科研经费、介观化学教育部重点实验室及生命分析化学国家重点实验室的支持。
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