隔离-解除隔离的工程方法在亚稳态组装体中诱导出超强的偶极矩，从而显著提升了光催化制氢效率

《Advanced Functional Materials》：Confinement-Deconfinement Engineering Induces Ultrastrong Dipole Moments in Metastable Assemblies: Driving Leap in Photocatalytic Hydrogen Evolution Efficiency

对称有机光催化剂的约束-解约束工程策略通过层状双氢氧化物层间限制分子排列，诱导 giant dipole moments 和内部电场，将结合能降至44.42 meV，并利用界面水分子氢键网络动态稳定亚稳超分子组装体，实现100.48 mmol·g?1·h?1的产氢速率突破。

　　

摘要

在对称有机光催化剂中，较高的激子结合能（E_b）长期以来一直阻碍着太阳能向氢能的转化效率。本文提出了一种限制-解除限制的工程策略，将分子对称性这一固有限制转化为一个可调节的设计参数。通过将对称分子限制在层状双氢氧化物中间层内，强制形成高度有序的堆叠结构，使分子偏离其热力学稳定状态。随后的解除限制过程能够保持这种亚稳态结构。这种限制-解除限制的协同作用产生了巨大的偶极矩（22.50 Debye）和内部电场，共同将E_b降低到44.42 meV（与无机半导体相当）。被解除限制作用激活的界面水分子作为结构辅助成分，通过氢键网络进一步动态稳定这些亚稳态的超分子组装体（SA）。优化后的超分子组装体实现了100.48 mmol · g^?1 · h^?1的氢气生成速率，这代表了当前的技术水平。这些结果证明了限制-解除限制工程是一种通用的方法，可用于提升光催化性能，因为它能够实现对不同对称分子系统中的对称性到功能转化的精确控制。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。