自旋催化作为一种新兴的催化机制，通过调控反应物与催化剂之间的电子自旋相互作用来降低反应能垒、提升催化效率，近年来受到广泛关注。然而，自旋催化过程中电子层面的动力学机制尚不明晰，缺乏直接的实验证据将催化活性与自旋态定量关联。近日，北京航空航天大学刘志方副教授团队在无金属碳基自旋催化领域取得重要进展，相关成果以“Electron-Level Kinetics of Spin Catalysis on Curved Carbon Nanosheets”为题发表于Advanced Functional Materials期刊（https://doi.org/10.1002/adfm.76524）。分析中心有机分析平台李文郁工程师为该研究提供了电子顺磁共振技术（EPR）支持并参与署名发表。

该研究聚焦弯曲碳纳米片的自旋催化性能，首次通过原位气体吹扫与脉冲EPR技术相结合，直接证实了三线态O2与无金属碳自旋催化剂CCNs之间的自旋相互作用，研究团队建立了T1弛豫时间与催化有氧氧化反应转化率之间的指数衰减关系，提出了转化率与自旋动力学lnT1呈线性关联的催化动力学新公式，将催化机制的理解从宏观热力学层面推进至电子自旋水平。

图1 北京航空航天大学刘志方副教授团队碳纳米片自旋催化研究成果截图