通过人工光合作用制造太阳能燃料被认为是一种有吸引力的可持续战略，可以缓解全球对不可再生化石燃料的依赖和对环境的污染。通过创造新型有机半导体或染料来构建高度有序的超分子纳米结构来模拟天然发色团的高度离域，是近年来太阳能到化学燃料转化领域的一个活跃和令人兴奋的领域。
近日，福州大学Jinlin Long，香港理工大学Xuming Zhang报道了设计并合成了两种新型有机半导体：大偶极矩为8.49 D的不对称4-((9-phenylcarbazol-3-yl)ethynyl)-1，8naphthalimide和可忽略偶极矩为0.28 D的对称bis[(4,4’-1,8-naphthalimide)-N-dodecyl]ethyne。
文章要点
1）由偶极矩和聚集体共同控制的激子结合能是决定初始束缚的Frenkel激子解离为分子间电荷转移激子，最终解离到自由载流子的关键参数之一。
2）时间分辨瞬态吸收研究表明，自组装的CZNI-NRS在光激发下产生了大量的长寿命电荷分离激子（CSE）（τF=16.0 ns），在可见光照射下，光催化析氢的平均速率约为417 µmol h-1 g-1。
3）实现结果显示，Pt/CZNI-NR光系统在400 nm处获得了约1.3%的表观量子效率。而在类似的Pt/NiNi-NR光系统中，由于没有形成CSE，因此没有实现自由电荷驱动的析氢。
这项工作不仅展示了分子偶极介导的氧化还原光化学的一个经典案例，而且为设计D-π-A型大偶极有机半导体将太阳能转化为氢燃料或化学品提供了概念性指导。
参考文献
Huan Lin, et al, Molecular Dipole-Induced Photoredox Catalysis for Hydrogen Evolution over Self-assembled Naphthalimide Nanoribbons, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202117645
https://doi.org/10.1002/anie.202117645
