JACS：C60/C70、Zn卟啉超分子结构材料合成和光电荷空穴分离活性

纳米技术

2020-06-25

Kimoon Kim、Seungha Kim、Mu-Hyun Baik和位于浦项的基础科学研究所，埃尔朗根-纽伦堡大学Dirk M. Guldi，京都大学Shu Seki等研究者报道了一种新颖结构卟啉/富勒烯超分子共结晶材料的合成，该方法中通过形貌保持的Zn金属基卟啉盒子和C₆₀/C₇₀结合得到共结晶分子材料，该超分子材料结构中显示紧密结合的四个C₆₀或C₇₀组成的平面四方形核结构，并结合在六个立方体结构的Zn卟啉分子。这种独特的堆叠结构展现了较强的电荷转移相互作用，并能够形成长寿命电荷-分离激发态并产生非常高的光电流作用。量子计算化学结果显示，这种电荷转移过程离域轨道有助于相互远离的电荷转移，并且为设计新型的用于光催化反应电子给体/受体结构材料提供了经验和范例。

本文要点：

（1）

作者展示了一种C₆₀或C₇₀和立方体结构的Zn卟啉组成的超分子结构材料，富勒烯和Zn卟啉形成了供体/受体结构区域，并且电荷在供体/受体区域都具有离域性，并且激发态中同样具有空间相互远离的载流子。

合成方法。将溶解于THF的Zn卟啉和溶解在CS₂中的C₆₀/C₇₀以1:4的比例进行混和，在混合液上部加一层异丙醇，随后在温和气氛中保存静置10天，得到紫色样品Zn-PB/4C₆₀、Zn-PB/4C₇₀。

参考文献

Xiujun Yu, Bingzhe Wang, Younghoon Kim, Jiyong Park, Samrat Ghosh, Barun Dhara, Rahul Dev Mukhopadhyay, Jaehyoung Koo, Ikjin Kim, Seungha Kim*, In-Chul Hwang, Shu Seki*, Dirk M. Guldi*, Mu-Hyun Baik*, and Kimoon Kim*

Supramolecular Fullerene Tetramers Concocted with Porphyrin Boxes Enable Efficient Charge Separation and Delocalization, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/jacs.0c05339

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05339