作為世界上最大的可再生芳香族原料，木質素具有巨大的增值潛力。然而，由于木質素結構不規則且復雜，其在全球的利用率仍然很低，95%的木質素在生物煉制過程中被丟棄或燃燒[1,2]。這不僅對環境造成污染和危害，也是嚴重的資源浪費。根據結構單元，木質素主要由醚鍵（如α-O-4、β-O-4）和碳-碳鍵（如β-1、β-β等）組成[3]。針對這些特定的結構特性，采用了一些增值技術來斷裂相應的鍵，從而逐步實現聚合物的解聚。木質素的醚鍵可以在還原氫化或氫解反應中被選擇性斷裂，最近的研究表明，醚鍵斷裂的條件變得越來越溫和和可控[[4],[5],[6]]。相應地，在氧化反應中更傾向于斷裂木質素的C-C鍵，因為這種趨勢更符合反應熱力學。
C-C鍵的斷裂研究還不夠充分，尤其是對于β-1結構。不同類型原料中β-1型單體的含量也有所不同。例如，對軟木Cryptomeria japonica和硬木Eucalyptus globulus進行的二維異核單量子相關核磁共振（2D-HSQC-NMR）研究表明，前者中β-1的含量高達30%，后者中高達50%[7]。然而，木質素中β-1的含量通常較低，約為7%[8]。盡管β-1的含量不如β-O-4高，但由于其在合成過程中會產生高活性的二酮結構，因此在木質素的反應性中起著重要作用[8,9]。此外，在氧化交聯反應中，軟木和硬木木質素中的β-O-4也會轉化為β-1[10],[11],[12]，因此研究β-1的C-C鍵斷裂至關重要。C-C鍵的解離能通常高于醚鍵（約80-120 kcal mol?1 vs 約60 kcal mol?1[13],[14],[15]。以β-O-4酮和二苯乙酮[16]為例，表1顯示Cα-Cβ鍵的解離能明顯高于Cβ-O鍵，表明在木質素增值過程中斷裂C-C鍵更具挑戰性。
對于典型的β-O-4模型化合物的光催化分解，無論催化劑的顆粒大小（納米顆粒或量子點[17,18]）或半導體的類型或結構（單半導體、異質結/摻雜半導體或半導體-配體系統[17],[19],[20],[21],[22]），β-O-4都需經歷氧化-還原反應。催化劑被光激發產生空穴-電子對，空穴具有強氧化性，而電子具有還原性。目前優選的轉化途徑是首先由光生空穴氧化β-O-4的Cα-H，在Cα位點生成碳中心自由基，然后光生電子攻擊C-O鍵以斷裂醚鍵[23]。早期的研究甚至需要兩步反應：先將β-O-4醇氧化為β-O-4酮，再通過還原性斷裂實現β-O-4的斷裂[24]。這些結果揭示了兩個突出問題：（1）光催化難以有效分離氧化活性物種和還原活性物種；（2）醚鍵的存在使得C-C鍵的氧化解離更加困難。
光電化學（PEC）轉化通過導線高效分離激發半導體產生的空穴和電子，系統所需的大部分能量來自太陽能，因此比電催化系統的偏壓更低。因此，PEC是一種更具方向性和能源效率的增值方法[25]。然而，由于木質素及其衍生物的溶解性限制（在水中或酸性條件下不溶，且溶解的木質素溶液不透明，阻礙了光線到達光催化劑[[26],[27],[28]]，關于木質素PEC氧化分解的相關研究仍然很少。CdS是一種有吸引力的半導體材料，因為它對可見光的響應良好，且能帶邊緣位置適宜[29]。在光催化中，CdS通常以量子點或納米點的形式使用[17,21,30,31]，但在PEC轉化過程中研究較少，因為制備CdS作為光電極時存在致命缺陷，即光腐蝕[[32],[33],[34]]。目前，通過缺陷調控、異質結構構建、共催化劑系統和相位調控等技術可以有效提高CdS光電極的穩定性[[35],[36],[37],[38]]。因此，CdS光電極仍具有很高的研究價值。另一方面，CdS的光解性質有助于捕獲轉化過程中的中間體。在研究基于硫屬半導體的木質素PEC轉化時，了解光電極的制備條件和基底的轉化機制非常重要，這將有助于后續轉化效果的提升和基底范圍的擴展。
在本研究中，采用了一種相位調控技術來篩選合適的CdS光電極，并通過將溶解的配體巰基丙酸（MPA）與CdS結合（表示為CdS-MPA），以及光電極與基底之間的相互作用，提高了系統的電荷轉移效率。光生電子從陽極通過導線遷移到陰極，使基底僅由空穴氧化，最終實現了無需支持電解質的CdS-配體體系。選擇苯偶姻（BENZ）作為β-1型結構的模型化合物，詳細探討了基底轉化的關鍵部位和機理。本研究實現了基底向苯甲醛的高選擇性轉化，并對類似的β-1型單體進行了嘗試，深入理解了C-C鍵斷裂的轉化過程，延長了PEC的應用時間，并為開發更穩定的光電極提供了依據。
