环己酮的制备是化学类本科教学实验中经典的有机化学“操作型”实验，也是为数不多的氧化类有机实验。但使用的氧化剂均为非绿色的高价重金属氧化剂，教学过程局限于培养学生的实验操作能力。鉴于此，我们将实验改进为设计型实验，要求学生查阅文献，调研并探寻更为绿色环保的氧化体系，通过评估多种氧化体系的优劣性，确定氧化剂类型，设计实验方案并完成实验。该改进措施提高了实验的高阶性、创新性和挑战度，在扎实训练学生实验操作技能的同时，不仅培养了学生发现、分析和解决问题的能力，还能促进学生建立创新思维与绿色化学意识。

丙烯氧气直接环氧化(DEP)反应是合成环氧丙烷(PO)一种理想途径，但这一过程极具挑战性。本工作发现通过光热协同催化作用，在CuO_x/TiO₂催化剂上可以提升PO的生成速率和选择性。在180 ℃时，引入光照可使PO的生成速率提高20倍以上(从8.2增加到180.6 μmol·g⁻¹·h⁻¹)，同时选择性提高了3倍以上(从8%增加到27%)，打破了半导体在DEP反应中活性和选择性极低的传统认知。动力学研究结果表明，光照可显著降低PO生成的活化能(从95降至40 kJ·mol⁻¹)。采用原位电子顺磁共振(EPR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱和漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)技术，对铜氧化物物种的价态进行了动态表征，确定了氧气分子活化中间体的构型，首次捕捉到促进PO生成的活性氧物种。光生电子能够促进Cu⁺活性物种的形成以及μ侧过氧化二铜结构的产生，削弱O―O键，从而提高PO的生成速率和选择性。本工作为设计用于DEP反应的半导体光催化剂奠定良好的基础。