Angew. Chem. ：铂(II)修饰含硫族元素紫精用于细菌辅助的光解水制氢

当今社会正面临着资源和环境两大问题，太阳能作为新的可再生能源，有着无限的发展前景。因此，如何在不危害环境的条件下高效地将太阳能转化为化学能和电能成为研究的热点话题。自1977年报道第一个三组分光解水制氢体系以来，光解水制氢已成为理想的清洁能源制备系统。传统的光解水体系需要亚硫酸钠、甲醇、四甲基乙二胺（TMEDA）和乙二胺四乙酸钠（EDTA）等作牺牲剂，无机化合物如二氧化钛、金属有机配合物如Ru(bpy)₃²⁺、有机染料如香豆素等作为光敏剂，紫精作为电子转移剂，胶体铂或铂（II）配合物作为催化剂。

然而在这类多组分参与的光解水体系中，分子间电子转移效率不高，电子传递过程容易被环境因素淬灭等，这大大影响了体系的产氢效率，同时添加的过量牺牲剂也会对水质和环境产生一定的影响。因此，亟需开发一种高效、环境友好的光解水制氢体系。

近日，西安交通大学前沿院何刚教授、能动学院何雅玲院士联合课题组以含硫族元素紫精为研究对象，通过结合铂（II）配合物，制备了铂配位含硫族元素紫精，并利用细菌作光解水制氢的牺牲剂，实现产氢和杀菌等多种功能。

题组前期开发了一系列含硫族元素紫精，这类材料具有较窄的能隙、可见光区的吸收和优异的氧化还原性质，这些特性导致其在可见光分解水制氢气领域中可同时作为光敏剂和电子转移剂使用，大大简化了可见光催化体系，提高了产氢性能。在此基础上，将三联吡啶铂（II）作为催化中心，通过共价键连接在含硫族元素紫精的侧链上，合成了铂(II)修饰含硫族元素紫精（PtL⁺-EV²⁺，E=S，Se，Te），这类材料具有更强的可见光区吸收，同时实现了单分子的光敏剂、电子转移剂及催化剂三重作用。其中铂配位含硒紫精（PtL⁺-SeV²⁺）产氢量为22.46 μmol，转换数为58.9，回收率为85%。

当使用细菌作牺牲剂时，尤其是使用兼性厌氧细菌，PtL⁺-SeV²⁺可以通过静电作用靠近细菌表面，在可见光激发下从细菌表面的氢化酶或氨基酸中得到电子，还原为自由基状态。这一体系在产氢的同时，细菌在6小时内被完全杀死。细胞和小鼠毒性测试证实这种材料的环境毒性较低，有望应用于真实的水处理中。以实际环境污水为水源，添加一定量的含硒紫精衍生物，在光照条件下此系统就可实现良好的制氢、抗菌和除酸性能。这项工作为解决能源、环境和水资源问题提供了一种简便易行的方法，具有潜在的社会和经济价值。

这项工作建立了一种新型的细菌触发太阳能制氢体系，为解决能源、环境和水资源问题提供了一种简便易行的方法，为未来太阳能制氢与抗菌作用的结合提供了一种新的思路。

论文信息：

Bacteria-Triggered Solar Hydrogen Production via Platinum(II) Tethered Chalcogenoviologens

Guoping Li, Kun Zhou, Qi Sun, Wenqiang Ma, Xu Liu, Xuri Zhang, Lei Zhang, Bin Rao, Ya-Ling He, Gang He

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202115298