含氧化合物的合成，是有機化學中重要的一環，而切斷碳碳雙鍵（烯烴）以獲得酮類或羧酸，就是其中一種常見策略。傳統上，科學家最常使用臭氧進行此類氧化裂解，但臭氧具有毒性且容易爆炸，存在嚴重的安全隱患；而Lemieux-Johnson氧化法及其相關的鋨氧化法，則需要使用大量重金屬，會產生大量有毒廢棄物。雖然分子氧（O₂）被視為較環保的選項，但氧氣濃度過高的環境會大幅提升可燃性，即使只是微小的火源，也可能在工業生產中引發劇烈燃燒甚至爆炸。近年來，科學家也開發出以硝基芳香化合物作為氧化劑、搭配紫光照射的方法，但這類方法仍需要使用與烯烴等量的氧化劑，會產生等量廢棄物，且許多硝基芳香化合物本身具有毒性、難以分解，這限制了應用範圍。因此，尋找一種更安全、更環保的氧化劑，一直是化學界亟需解決的問題。在這樣的背景下，二氧化碳（CO₂）因為本身無毒、安全，且含有豐富氧原子，成為極具潛力的氧化劑候選者。然而，CO₂分子中的碳氧雙鍵相當穩定，鍵能高達每莫耳179千卡，要打斷這個鍵需要消耗大量能量，因此過去能在室溫、常壓等溫和條件下利用CO₂作為氧化劑的研究案例相當稀少。

近日，德國拜羅伊特大學與萊布尼茨催化研究所的研究團隊，開發出一種鐵異相光催化劑（Fe@f-gC₃N₄，Fe-based heterogeneous photocatalyst），能在室溫常壓下，以CO₂為唯一氧原子來源，將烯烴的碳碳雙鍵選擇性裂解成酮類或羧酸。CO₂吸附在催化劑的鐵中心後，會從直線形扭曲成彎曲狀，大幅降低打斷碳氧鍵所需的能量；搭配氯仿提供的質子輔助電子轉移，CO₂便能在溫和條件下活化，形成具反應性的含氧物種，把氧原子轉移到烯烴雙鍵形成環氧化物，開環後生成二醇，再經碳碳鍵斷裂與氧化，得到酮類或羧酸。C¹⁸O₂同位素標記實驗證實，產物中的氧原子確實來自CO₂。這套系統總共成功轉化45種烯烴（包括結構複雜的天然物衍生物），對醛基、羥基、炔基等易被傳統氧化劑破壞的官能基團，也展現出高相容性；催化劑則更能重複使用十次以上而活性僅小幅下降（82%降到70%）。