超长寿命激子驱动的准均相光催化C─H键功能化：基于给体-受体微孔聚合物气凝胶的创新设计

为解决均相/非均相光催化剂中反应物扩散动力学迟滞和界面电子传输阻力难题，研究人员开发了具有超长寿命激子的共轭微孔聚合物气凝胶（CMPA）。该材料通过分级多孔凝胶网络包裹溶剂和反应物形成"单一"反应相，在四种C─H键功能化反应中展现出卓越的转化效率、克级生产能力和可循环性，为准均相光催化提供了新范式。

　　

这项突破性研究展示了如何通过精妙的分子工程解决光催化领域的核心挑战。研究人员构建的给体-受体型共轭微孔聚合物气凝胶（donor-acceptor conjugated microporous polymer aerogels）具有三重优势：超长寿命激子（ultralong-lived excitons）提供持续催化动力，高浓度局部催化中心确保反应效率，而独特的分级多孔凝胶网络则像"分子海绵"般包裹溶剂和反应物，彻底消除了传统多相催化中的界面阻力。

在机制验证中，这种准均相光催化剂（quasi-homogeneous photocatalyst）成功应用于四类C─H键功能化反应（C─H functionalization），包括芳基化、烷基化等18种转化反应。实验数据显示其不仅实现了近100%的原子经济性转化，更展现出克级规模的制备能力——这在实际应用中具有关键价值。特别值得注意的是，材料中激子寿命突破性地达到毫秒级（long-range excitons），比常规有机光催化剂高出三个数量级。

该研究创新性地将光物理性质可调控性与传质/传荷优化相结合，为挑战性化学键活化提供了通用平台。气凝胶的三维网络结构（hierarchically porous gel network）既保留了均相催化的传质优势，又具备非均相催化剂易回收的特点，在药物合成、精细化工等领域展现出广阔前景。