C(sp3)−H键选择性氧化为C=O键在化学科学和应用中具有挑战性[1]。乙酰苯酮是制药、香料、风味剂等领域合成中的关键中间体，其高效绿色合成具有重要的实际价值[2]、[3]。传统的工业制备方法主要使用AlCl3催化苯与乙酰氯的Friedel-Crafts酰基化反应[2]、[4]、[5]。然而，强酸和HCl等腐蚀性副产物会对设备造成严重污染，不符合绿色化工的要求。这些苛刻的条件使得传统方法对环境不友好。
目前，光催化技术因其温和的反应条件、对目标产品的高选择性、能源经济性等优势而受到研究人员的广泛关注，使其成为制备乙酰苯酮衍生物中C=O键的理想选择。在苯基C-H键选择性氧化领域，已经开发出多种光催化体系，如CdS[6]、Nb2O5[7]和改性g-C₃N₄材料[8]、[9]、[10]等。这些体系在活性和选择性方面取得了满意的结果。但在实际应用中通常需要有机共催化剂（如n-羟基邻苯二甲酰亚胺）或氧化剂（叔丁基过氧化氢/过氧化氢），这在经济性和环境友好性方面存在一定的局限性。分子O2被认为是绿色氧化剂，但面临O2活化的挑战[11]。因此，具有高选择性和高效O2活化能力的光催化剂有望实现苯基C-H键向C=O键的高效绿色光催化氧化。
BiOBr作为一种重要的二维半导体，属于铋基家族，由于其铋原子的sp杂化作用，能够促进[Bi2O2]层与卤素层交替堆叠的独特二维结构，成为一种有前景的可见光响应光催化剂。此外，层状结构中不稳定的Bi–O键有助于生成氧空位（OVs），这些氧空位已被证明能促进选择性光氧化[12]、[13]。这种结构不仅能产生强内置电场，还为催化反应提供了理想平台，使其成为潜在的光催化剂[14]。然而，原始BiOBr在光催化选择性氧化反应中的性能往往受到其较低导带能量的限制[15]。因此，提高BiOBr的催化性能至关重要。
晶体表面工程被广泛认为是调节光催化剂催化性能的有效方法。由于不同的暴露晶面具有不同的原子排列、配位环境和电子结构，它们直接影响底物吸附和活化，从而决定催化活性和选择性[16]。鉴于这种显著的晶面效应，在光催化剂制备过程中使用的添加剂可以影响晶体的生长，进而改变暴露晶面，进而影响催化性能。近年来，人们在BiOBr合成过程中使用添加剂来调控暴露晶面和引入氧空位，受到了广泛关注。十二烷基硫酸钠被用于合成富含氧空位的BiOBr层状结构，从而增强BiOBr的氧化还原能力[17]。借助柠檬酸添加剂，可以获得具有丰富(110)晶面的多层BiOBr[18]，从而提高光催化活性。通过调节尿素含量，可以合成具有可调表面氧空位含量的BiOBr微花，以增强罗丹明B在可见光下的降解效果[19]。然而，不同添加剂对BiOBr改性的影响尚不明确，缺乏系统研究。因此，揭示不同添加剂对BiOBr改性的效果至关重要。
本研究探讨了不同添加剂（聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、尿素）对BiOBr形貌和性能的影响。使用多种添加剂制备了BiOBr并对其进行了表征。所制备的BiOBr催化剂被用于乙苯选择性氧化为乙酰苯酮的光催化反应。通过比较不同BiOBr的暴露晶面和氧空位含量与其催化性能的关系，阐明了添加剂对其催化性能的影响。此外，基于反应动力学和不同自由基的相对贡献，提出了光催化机制。
