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ChemSusChem:“整体电荷转移”策略和力化学技术规模化快速制备光热转换共晶材料2023-09-22
汕头大学李明德教授团队陈顺利副教授在ChemSusChem期刊发文,针对高性能有机共晶光热转换材料的设计策略、制备技术和光热转换机制进行了探讨,重点探讨一种全新的共晶设计策略—“整体电荷转移”策略的有效性以及力化学技术在规模化快速制备光热转换共晶材料方面的独特优势。

 

 

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有机共晶光热转换材料能够在较宽光谱范围内吸收近红外光并直接转化为热能,因此在海水淡化、光热治疗和光热成像等领域具有广阔的应用前景。由于缺乏系统高效的设计策略,目前高性能共晶光热转换材料尤为稀缺;为了确保共晶的优良性能,通常需要采用耗能耗时的晶体生长技术制备高质量的共晶单晶。这些因素严重制约了有机共晶光热转换材料的实际应用,因此亟需探索新颖的高性能共晶设计策略以及适用于共晶材料的绿色环保规模化快速制备技术。

鉴于离子电荷转移复合物“Mott绝缘体”概念的启发,陈顺利副教授和李明德教授提出了一种新的共晶设计策略—“整体电荷转移”策略,并利用一步机械研磨固相合成技术制备了非晶态共晶。作为对照,利用蒸发溶剂技术制备了单晶态共晶。实验发现:堆积结构显著不同的两种相态共晶具有相似的微结构单元“供体-受体分子对”,均可以利用供体-受体分子间多种氢键实现“整体电荷转移”;吸收光谱范围覆盖200-1500nm,在808nm近红外激光辐照下光热转换效率高达87 %;飞秒瞬态吸收光谱结果表明,共晶中占据主导过程(~61 %)的激发态非辐射弛豫寿命约为2 ps,其非辐射弛豫路径主要为受体氰基基团的自由旋转、供体骨架及其共振态骨架的扭曲变形。这一成果首次证实了基于“整体电荷转移”策略构建高性能共晶光热转换材料的有效性,并为共晶材料的规模化快速制备提供了新思路。

文信息

Mechanochemistry toward Organic “Salt” via Integer-Charge-Transfer Cocrystal Strategy for Rapid, Efficient, and Scalable Near-Infrared Photothermal Conversion

Dr. Shun-Li Chen, Meng-Meng Zhang, Jiecheng Chen, Xinyi Wen, Dr. Wenbin Chen, Jiayu Li, Ye-Tao Chen, Yonghong Xiao, Huifen Liu, Qianqian Tan, Tangjun Zhu, Bowei Ye, Jiajun Yan, Yihang Huang, Jie Li, Dr. Shaofei Ni, Prof. Dr. Li Dang, Prof. Dr. Ming-De Li

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202300644

 

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