如何使用全有机半导体光催化剂材料直接使用太阳能将纯水转化为氢气目前仍没有得到清楚的理解。这个过程的挑战有两点：太阳能光谱的低能量光子无法形成S₁激发态用于分解水，有机半导体光催化剂H⁺→H₂反应的过电势非常高。

有鉴于此，江苏大学袁寿其院士、闫研教授、中国科学院化学所马万红教授等报道通过自旋开壳层的:PDI^2-与自旋闭壳层PDI^2-之间自组装构筑有机分子晶体纳米带。

本文要点

(1)

自组装:PDI^2-/PDI^2-晶体纳米带的自旋激发被改变，在可见光区间（420-700 nm）区间产生S₀S₁→¹(TT)→T₁+T₁，在近红外光区间（700-1100 nm）产生自旋禁阻S₀→T₁。

(2)

由于三重态-三重态湮灭上转换效应能够产生S₁激发态，因此H⁺还原能够通过亲水性的电子转移过程，在可见光和近红外光区间光催化制氢的表观量子产率达到1.5 %。

参考文献

Lin, X., Hao, Y., Gong, Y. et al. Solar overall water-splitting by a spin-hybrid all-organic semiconductor. Nat Commun 15, 5047 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-49511-7

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49511-7