江海龙JACS：调节COF的激子效应用于光催化分子氧活化

Nanoyu

2020-11-24

由电子和空穴之间的库仑相互作用引起的激子效应在光催化中起着微妙而重要的作用，但长期以来的研究中一直被忽略。

近日，中科大江海龙教授报道了在卟啉中心不存在或存在不同金属的情况下，证明了卟啉共价有机骨架（COF，特别是DhaTph-M）是调节激子效应的理想模型。

文章要点

1）研究发现，在COF中掺入Zn²⁺（DhaTph-Zn）可以促进单重态激子向三重态激子的转化，而引入Ni²⁺（DhaTph-Ni）则可以在光激发下促进激子解离为热载流子。因此，在可见光照射下，DhaTph-Zn和DhaTph-Ni的判别激子行为分别使O₂活化为¹O₂和O₂^•-，从而导致截然不同的光催化萜品烯氧化的活性和选择性。

2）得益于上述结果，DhaTph-Ni在O₂^•-参与的硼酸羟基化反应中表现出出色的光催化活性，而DhaTph-Zn在¹O₂介导的有机硫化物的选择性氧化中具有优异的性能。

这项工作提供了对分子氧活化的深入见解，并为调节基于COF的激子效应开辟了一条途径。

Yunyang Qian, et al, Photocatalytic Molecular Oxygen Activation by Regulating Excitonic Effects in Covalent Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c09727

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c09727