新型金属笼革实现可见光催化定向电子转移

　　近日，西安交通大学材料学院教授张明明课题组在异质配体金属笼实现可见光催化领域取得新突破。团队另辟蹊径，基于超分子配位自组装策略，成功构建了系列结构精准的卟啉基异质配体金属笼。该研究成果发表在《德国应用化学》上。

　　该项研究不仅揭示了超分子体系中定向电子转移的机制，更重要的是，它提供了一种通过“异质配体工程”调控电子行为、优化催化性能的普适性新策略，为设计开发新一代高效、专一的超分子光催化剂提供了新的思路。

　　在超分子光催化领域，如何实现光生电荷的高效分离与定向传输是提升催化效率的核心挑战。传统光敏剂面临电子转移随机、能量易耗散等瓶颈，制约了其在合成与能源转化中的应用。

　　研究团队通过精巧的配体设计，将光活性卟啉单元与富电子三苯胺给体整合于同一金属笼骨架，在超分子笼体系中实现了分子内定向电子转移。这种独特的异质配体结构打破了传统对称金属笼的电子分布，产生极性空腔，显著增强了与带电底物的主客体相互作用，为实现定向电子转移创造了先决条件。

　　理论计算与超快光谱表明，该异质配体金属笼在可见光激发下，可发生从三苯胺到卟啉单元的定向分子间电子转移，有效促进了长寿命电荷分离态的形成，从而显著提升了超氧阴离子的生成效率。得益于这一机制，该金属笼在四苯基硼酸盐的氧化偶联反应中表现出极高的催化活性，转化率高达99%，远超同构均配体金属笼及物理混合体系，充分证明了异质配体策略的优越性。