【48812】我所完成低毒性量子点电子搬运与能量搬运光催化

时间: 2024-07-05 09:46:49 |   作者: 特种活性剂

　　近来，我所光电资料动力学研讨组（1121组）吴凯丰研讨员团队在量子点电荷/能量搬运与光催化研讨中取得新进展，完成了一类低毒性量子点作为强复原剂和三线态敏化剂的有机光催化运用。

　　光诱导电荷/能量搬运被大规模的运用于各类有机催化反响。常见的光敏剂主要是吸收可见光的有机分子或过渡金属（例如钌、铱）络合物。近年来，无机量子点因其超卓的捕光才能和易调谐的带隙及氧化复原才能被发展为一类新式光敏剂。但是，现在报导的量子点光敏剂至少存在三个问题，这些资料大多含有剧毒金属镉、铅等，或许约束其大规模运用；已报导的量子点光敏剂在其氧化复原或三线态敏化才能上并未逾越经典的过渡金属钌、铱络合物，因此不具备其不行代替性；量子点的激发态寿数一般在纳秒量级，约束了其电荷/能量传递功率。

　　本作业中，团队制备了一种新式的量子点光敏剂，用于处理上述三个问题。该新式光敏剂根据ZnSe/ZnS蓝光量子点，不含剧毒金属。研讨之后发现，该类量子点的光致复原才能和三线态敏化才能强于经典的过渡金属钌、铱络合物；经过在量子点外表润饰羧基化的二苯甲酮（或联苯）作为电子（或三线态）受体，可取得长寿数的电荷别离态（或分子三线态）用于有机光催化。

　　该作业以卤代芳烃的光致复原脱卤反响为切入点，发现未做润饰的ZnSe/ZnS量子点反响收率较低。团队选用二苯甲酮润饰量子点外表之后，反响收率取得大幅度的进步。超快光谱测验标明，量子点与二苯甲酮发生光致电子搬运，发生长寿数（440纳秒）、强复原性的二苯甲酮阴离子，可高效驱动脱氯、脱氯偶联以及丙烯酸酯聚合等各类反响。此外，以联苯为外表受体时，量子点到联苯发生光致三线态传能。高能量、长寿数（12微秒）的联苯三线态可高效驱动苯乙烯的[2+2]环加成和烯烃羰基PaternBchi加成。

　　该作业制备了一类低毒性、强复原性、强敏化才能的新式量子点光敏剂，经过在量子点外表润饰功用化分子作为电荷或能量贮存前言，克服了量子点激发态寿数短的约束，供给了一种具有广泛运用远景的量子点光敏剂规划战略。该系统可进一步拓展底物的合适运用的规模，驱动更具挑战性的电荷/能量搬运有机光催化反响。

　　吴凯丰团队近年来根据时刻分辩光谱对量子点与有机分子间的电荷/能量搬运机制进行了深化系统的研讨：提醒了量子点与有机分子电荷搬运中的累积电荷效应（JACS，2018；JACS，2018），并在单电荷搬运系统中成功观测到Marcus回转区间（Nat. Commun.，2021）；提醒了量子点尺度和分子构型对三线态传能的影响及其物理机制（JACS，2019；Angew. Chem. Int. Ed.，2020）；建立了电荷搬运介导三线态传能的各类新机制（Nat. Commun.，2020；JACS，2020；Nat. Commun.，2021），并阐明晰电子自旋在其间起到的要害人物(JACS，2020；Chem，2022)；面向实践运用开发了低毒性的CuInS2、InP和ZnSe等量子点作为各波段的三线；ACS Energy Lett.，2022）。近期，团队开端探究这些电荷/能量搬运机制在光催化组成中的新式运用（Chem，2021；Angew. Chem. Int. Ed.，2022）。