新型金屬籠革實現可見光催化定向電子轉移

　　近日，西安交通大學材料學院教授張明明課題組在異質配體金屬籠實現可見光催化領域取得新突破。團隊另辟蹊徑，基于超分子配位自組裝策略，成功構建了系列結構精準的卟啉基異質配體金屬籠。該研究成果發表在《德國應用化學》上。

　　該項研究不僅揭示了超分子體系中定向電子轉移的機制，更重要的是，它提供了一種通過“異質配體工程”調控電子行為、優化催化性能的普適性新策略，為設計開發新一代高效、專一的超分子光催化劑提供了新的思路。

　　在超分子光催化領域，如何實現光生電荷的高效分離與定向傳輸是提升催化效率的核心挑戰。傳統光敏劑面臨電子轉移隨機、能量易耗散等瓶頸，制約了其在合成與能源轉化中的應用。

　　研究團隊通過精巧的配體設計，將光活性卟啉單元與富電子三苯胺給體整合于同一金屬籠骨架，在超分子籠體系中實現了分子內定向電子轉移。這種獨特的異質配體結構打破了傳統對稱金屬籠的電子分布，產生極性空腔，顯著增強了與帶電底物的主客體相互作用，為實現定向電子轉移創造了先決條件。

　　理論計算與超快光譜表明，該異質配體金屬籠在可見光激發下，可發生從三苯胺到卟啉單元的定向分子間電子轉移，有效促進了長壽命電荷分離態的形成，從而顯著提升了超氧陰離子的生成效率。得益于這一機制，該金屬籠在四苯基硼酸鹽的氧化偶聯反應中表現出極高的催化活性，轉化率高達99%，遠超同構均配體金屬籠及物理混合體系，充分證明了異質配體策略的優越性。