單線態(tài)氧是一種高效低成本的光催化氧化反應(yīng)的氧化劑。通常，能高效產(chǎn)生單線態(tài)氧的理想光敏劑需要同時具有強(qiáng)的光吸收、良好的光穩(wěn)定性、溶解性以及高效的單線態(tài)—三線態(tài)系間竄越效率。然而，開發(fā)一種可同時滿足上述所有要求的光敏劑是非常具有挑戰(zhàn)性的。因此，很多研究者致力于將多種光敏劑通過共價連接整合到單個分子或聚合物中，以避免它們的光降解和自聚集，從而提高單線態(tài)氧產(chǎn)生的穩(wěn)定性和效率。然而，共價連接過程往往需要繁瑣和耗時的合成過程，并且收率低，這極大地限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。因此，迫切需要開發(fā)一種新的策略來制備具有良好穩(wěn)定性和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力的光敏劑。

針對這一問題，西安交通大學(xué)材料學(xué)院張明明教授課題組通過配位自組裝將兩種常見的光敏劑（苝酰亞胺和苯并噻唑）結(jié)合在一起，制備了一類桶狀多組分金屬籠。這種策略不僅通過帶電荷的籠狀結(jié)構(gòu)之間排斥作用避免了其自聚集，而且還利用鉑基配位鍵促進(jìn)了系間竄越，提高了其單線態(tài)氧產(chǎn)生能力（單線態(tài)氧量子產(chǎn)率高達(dá)56%）。這些籠狀化合物可以將一些烯類衍生物包裹進(jìn)空腔內(nèi)，通過可見光照產(chǎn)生的單線態(tài)氧將其氧化，表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化效率（產(chǎn)率＞90％）、良好的光穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。該項(xiàng)研究不僅提供了一種通過配位自組裝構(gòu)筑具有優(yōu)異單線態(tài)氧產(chǎn)生能力的金屬籠的策略，還拓展了其在光催化氧化反應(yīng)領(lǐng)域的應(yīng)用，為金屬籠在光催化方面的設(shè)計和應(yīng)用提供了指導(dǎo)。

近日，該研究成果以《基于苝酰亞胺的多組分金屬籠作為光敏劑用于可見光驅(qū)動的光催化氧化反應(yīng)》(Perylene Diimide-Based Multicomponent Metallacages as Photosensitizers for Visible Light-Driven Photocatalytic Oxidation Reaction)為題發(fā)表在中國化學(xué)會的旗艦刊物《中國化學(xué)會·化學(xué)》（CCS Chemistry）上。論文第一作者為西安交大材料學(xué)院博士生侯亞麗，通訊作者是西安交大金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張明明教授，西安交大金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是論文唯一通訊單位。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計劃、西安交通大學(xué)基礎(chǔ)研究計劃、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)和廣東省分子聚集發(fā)光重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金等項(xiàng)目的資助，論文的表征及測試得到了深圳大學(xué)李霄鵬教授、西安交大前沿院何剛教授、英國諾丁漢大學(xué)凌三良博士、西安交通大學(xué)分析測試共享中心、材料學(xué)院分析測試中心的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.31635/ccschem.021.202101382