【文章简介】

近日，天津理工大学新能源材料与低碳技术研究院鲁统部&张志明教授团队在国际著名期刊《美国科学院院刊》(PNAS)发表题为“Broadband and strong visible-light-absorbing cuprous sensitizers for boosting photosynthesis”的论文。

顺应国家碳达峰、碳中和战略，发展高效、廉价的太阳能转换体系具有重要意义。然而，传统分子光催化体系主要依赖于钌、铱等贵金属光敏剂，且现有非贵金属配合物敏化能力无法与贵金属光敏剂相媲美，因此如何开发高效非贵金属配合物替代传统贵金属光敏剂是当前面临的重要挑战。铜配合物是当前使用最广泛的非贵金属光敏剂之一，然而其存在激发态寿命短、可见光吸收能力弱、光稳定性差等局限，严重限制了高效太阳能转换。我们基于共振能量转移策略，将多个不同吸收波长发色团与配位中心柔性耦合，制备出首例具有宽谱带、强可见光吸收和长激发态寿命的铜基光敏剂（Cu-3），实现高效的能量转移和电子转移类型光催化反应。其中，将Cu-3用于光氧化廉价1,5二羟基萘制备高附加值胡桃醌，反应速率常数（Kobs）高达190.8 × 10-3 min-1，是经典贵金属光敏剂[Ru(bpy)₃]²⁺的30倍以上。在原子转移自由基加成反应中，以Cu-3为光催化剂，10 h产率可达97.7%，显著优于贵金属光敏剂（Ru(bpy)₃²⁺和Ir(ppy)₃⁺）。这项工作为构建具有宽谱带、强可见吸收和长激发态寿命的高效非贵金属光敏剂提供了重要科学借鉴。

图注：分子设计与结构

【论文信息】

Chen, K. K.; Qin, C. C.; Ding, M. J.; Guo, S.; Lu, T. B.; Zhang, Z. M. Broadband and strong visible-light-absorbing cuprous sensitizers for boosting photosynthesis. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2022, 119, e2213479119. 论文第一作者：陈凯凯博士，秦朝朝博士，丁梦洁；通讯作者：郭颂副研究员，张志明教授

【论文链接】

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2213479119