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(shí)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(shí)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(jià)連接整合到單個(gè)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(jià)連接過程往往需要繁瑣和耗時(shí)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(jì)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(jì)劃、西安交通大學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、中央高校基本科研業(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