双态自组装光催化剂

形态切换产氢或双氧水

一种有机给受体分子能以两种自组装形态分别高选择性产氢或产过氧化氢，仅靠调控分子堆积即可切换产物。

Haofan, Yang · Li, Chao · Liu, Tao · Fellowes, Thomas · Samantha Y., Chong · Catalano, Luca · Bahri, Mounib · Weiwei, Zhang · Xu, Yongjie · Liu, Lunjie · Wei, Zhao · Gardner, Adrian M. · Clowes, Rob · Nigel D., Browning · Li, Xiaobo · Cowan, Alexander J. · Cooper, Andrew

Nature Nanotechnology 2023

参数信息

光催化产氢速率

31.85 mmol g⁻¹ h⁻¹

光催化产过氧化氢速率

3.20 mmol g⁻¹ h⁻¹

技术优势

一种分子做两种燃料

无需改变分子结构或添加共催化剂，仅通过分子堆积控制就可切换产物。

产氢速率达到 31.85 mmol g⁻¹ h⁻¹

纳米纤维形态的牺牲剂产氢速率远高于多数有机光催化剂，并可稳定运行。

无金属、可用可见光

该有机给受体分子不含贵金属，通过分子堆积调控能带和激发态动力学实现光催化。

应用场景

• 光催化制氢：用可见光直接分解水制氢以替代化石燃料制氢，无需贵金属助催化剂。
• 光催化制过氧化氢：原位生成 H₂O₂ 用于水处理或消毒，避免高能耗的蒽醌法。
• 有机光催化材料：用无金属有机分子替代贵金属光催化剂，降低成本并易于分子设计。
• 分子自组装纳米结构：通过自组装调控分子堆积实现选择性光催化，为智能材料设计提供新途径。