Angew. Chem. ：σ-π锚定Pt(0)提升有机光伏催化制氢

太阳能光解水制氢是一种潜在的“绿氢”制备方法，目前制氢效率较低制约了其发展。相比无机光催化剂，有机光伏催化剂（OPC）具有分子结构易调、响应光谱宽等优势，有望成为高效利用太阳能制氢的光催化剂。

高效负载零价铂(Pt(0))等助催化剂可以促进OPC的光生电荷分离，提高光催化效率。然而，传统OPC结构中可σ配位的原子(如硫、氮等)与Pt相互作用弱，Pt(0)在OPC上的原位沉积受限，阻碍了析氢效率地提高。

近日，中国科学院化学研究所林禹泽研究员和白书明研究员合作，在OPC的稠核中心引入强配位羰基基团，设计合成了Y6CO催化剂，采用σ-π强配位锚定Pt(0)的策略，成功提高了Pt(0)的原位负载，实现了高效的光催化制氢。

作者通过X射线能谱和红外光谱研究了OPC与Pt的相互作用。结果证明，相比于不具有强锚定基团的对比分子Y6，Y6CO能与Pt发生强相互作用并原位负载更多Pt(0)。在Pt光沉积动力学的研究中，作者发现Y6CO能更快速地将高价态Pt前驱体还原为Pt(0)。

同时，理论模拟计算表明Y6CO/Pt配合物在还原为Y6CO/Pt(0)前主要通过羰基氧(η₁(O))进行配位，随后Y6CO/Pt(0)形成具有更稳定的σ-π配位构象(η₂(C,O))，这导致了Y6CO/Pt(0)具有更高的生成驱动力以及更强的吸附能，从而高效地还原Pt前驱体，并将其稳定为零价态。

最终，具有σ-π锚的Y6CO单组份纳米颗在光催化制氢中表现出高产氢速率，为Y6单组份体系的4倍以上。Y6CO与聚合物给体共混构筑异质结纳米颗粒，进一步提高产氢速率和外量子效率。该工作为提高太阳能光催化转换氢能效率提供了一种新策略。

论文信息

Organic Photovoltaic Catalyst with σ-π Anchor for High-Performance Solar Hydrogen Evolution

Yuanxin Liang, Tengfei Li, Yuhsuan Lee, Zhenzhen Zhang, Yawen Li, Wenqin Si, Zesheng Liu, Chuang Zhang, Yan Qiao, Shuming Bai*, and Yuze Lin*

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202217989