环己烷氧化生成KA油（环己酮（CHA-one）和环己醇（CHA-ol）以及AA（己二酸）是合成尼龙-6、尼龙-66、聚氨酯等聚合物材料的关键中间体[[1], [2], [3], [4]]。然而，这些产物容易发生过氧化，产生戊二酸和琥珀酸等副产物，导致转化率低且分离困难[5]。因此，开发一种高效、易于分离且环保的环己烷氧化技术已成为当前的研究热点。传统的环己烷氧化过程分为两步，在苛刻条件下进行（140–180 °C，9–10 atm，溶剂）。首先，环己烷在钴基催化剂上氧化为KA油，然后使用重铬酸钾或浓硝酸将KA油氧化为AA[6]。这两个步骤的反应存在转化率低、能耗高和设备腐蚀严重的问题[7]（图1）。光热催化技术结合了热催化和光催化的优点，为这些问题提供了潜在的解决方案，并在近年来因C-H键活化而受到广泛关注。我们之前的研究发现，它能够实现环己烷的一步氧化为AA[8]。通过光热协同作用，该技术同时将光能转化为热能并生成光生载流子，降低了反应的活化能，使得在较温和的条件下也能进行氧化[9]。此外，它还克服了单一热催化（苛刻条件和选择性差）和单一光催化（效率低）的局限性，实现了高效的环己烷氧化。然而，传统的光热催化剂（过渡金属氧化物，C3N4）存在光吸收范围窄和电荷分离效率低的问题，导致环己烷的转化率较低[10,11]。钙钛矿材料（ABO3）由于其宽光谱光吸收特性和高光热转化效率，在光催化和光热催化方面显示出巨大潜力[[12], [13], [14], [15], [16], [17]]。钙钛矿催化剂的独特晶体结构有利于形成异质结界面。通过与光热组分（WO3、碳量子点）结合制备钙钛矿异质结催化剂，可以进一步提高电荷分离效率并拓宽光响应范围[18,19]。
在钙钛矿材料中，CeCoO3凭借其独特的ABO3晶体结构和出色的氧化还原性质（Ce3+/Ce4+、Co2+/Co3+氧化还原对），在催化氧化反应中表现出优异的活性位点暴露和电子转移效率[20]。同时，它们强的可见光吸收特性和光热转化能力使其成为光热催化系统的理想候选材料。WO3-x（缺氧钨氧化物）作为一种典型的n型半导体，具有宽光谱吸收（紫外-可见光范围）、高电子迁移率和丰富的氧空位[21]。通过将CeCoO3与WO3-x复合形成独特的异质结，实现了它们性质的协同互补。在异质结中，CeCoO3提供了丰富的活性位点，而WO3-x优化了电荷分离和氧活化的效率[22]。界面电子转移和晶格匹配效应进一步增强了光热协同作用，为环己烷的高效激活和选择性氧化提供了结构基础。
本文首先通过溶胶-蒸发法合成了含有丰富氧空位的WO3-x，随后使用溶胶-凝胶技术煅烧了CeCoO3钙钛矿。将这些材料结合形成Z型CeCoO3/WO3-x异质结。通过光热协同效应，CeCoO3/WO3-x在无溶剂条件下和可见光照射下实现了环己烷的高效且高度选择性的氧化。所得到的Z型异质结光催化剂具有丰富的氧空位、宽光谱吸收、高电荷分离效率和多孔结构，从而实现了环己烷的高选择性氧化。基于捕获剂实验和电子顺磁共振（EPR）测试，提出了可能的催化反应机理。本研究基于钙钛矿催化剂开发了一种Z型异质结构方法，为光热催化系统中低碳烷烃的选择性氧化提供了参考。
