研究者對光敏劑進行修飾，調控其激發態性質，從而大幅度提升CO2光還原體系的敏化能力與催化性能。

CO2光還原——在太陽能驅動下，將CO2還原為CO、甲酸、甲醇等燃料分子是解決能源危機和環境污染問題的有效途徑之一。許多研究組都致力于尋找高效CO2光還原催化劑。然而，作為吸光中心和電子轉移橋梁的光敏劑也發揮著至關重要的作用。因此，開發高性能吸光中心——即提升光催化體系的敏化能力，將是開發高效CO2光還原體系的有效策略之一。最近，天津理工大學新能源材料與低碳技術研究院張志明/魯統部教授研究團隊（第一作者：王平博士生，通訊作者：郭頌博士、張志明教授）在《國家科學評論》（National Science Review， NSR）發表研究論文，將有機發色團芘引入到母體釕配合物（Ru-1）光敏劑中，通過調節芘基修飾位點和連接模式，實現光敏劑激發態微觀調控，進而調控光敏劑的敏化能力，實現了CO2光還原性能的大幅度提升。

圖1. 光敏劑分子結構的微觀調控與相應三重態能級。研究者在母體光敏劑Ru-1的1，10-菲洛啉的不同位點引入芘基單元，同時改變連接模式（單鍵和炔鍵），依次制備出一系列光敏劑：Ru-2、Ru-3和Ru-4。從Ru-1到Ru-4，激發態能級逐級降低，實現了從3MLCT態向3IL態的轉變（圖1），極大延長了光敏劑激發態壽命。光敏劑的電子轉移效率在很大程度上依賴于它的激發態壽命與氧化電位：從動力學上看，激發態壽命越長，電子轉移越快；從熱力學上看，在馬庫斯正常區域內，激發態氧化電位越高，越有利于電子轉移。但在催化體系中，二者此消彼長，難以兼顧。在該工作中，激發態類型轉變和激發態能級降低延長了激發態壽命，但同時也降低了激發態氧化電位。研究者通過激發態微觀調控，篩選出強敏化能力的光敏劑Ru-3，實現了激發態壽命和氧化還原電位的有效匹配。該光敏劑用于高效敏化雙核鈷團簇催化劑，可高選擇性的將CO2還原為CO，轉化數（TON）高達66480，比傳統光敏劑（Ru-1）高17倍。

圖2. （A） 光催化性能研究；（B） 光催化機制；（C） 激發態壽命；（D） 激發態氧化電位該文獨辟蹊徑，通過調控光敏劑敏化能力大幅提升CO2光還原性能。首次通過微觀調控策略，實現光敏劑分子的激發態壽命和激發態氧化還原電位有效調控。該工作將為高效CO2光還原體系的開發提供一種新的思路，有望進一步提升現有體系的光能轉換效率。、
責任編輯:pj