H2O2 광합성을 위한 새로운 A–D–A형 나프탈레인디이미드 초분자, 태양-화학 변환 효율 1.03%

초록 유기 초분자는 광촉매 과산화수소(H2O2) 생산에 대한 큰 가능성을 보여주었습니다. 그러나 분자 내 전하 분리 효율의 한계는 여전히 중요한 과학적 문제입니다. 본 연구에서, 유기 초분자의 근본적인 문제를 극복하기 위해 새로운 수용체-공여체-수용체(A–D–A)형 나프탈레인디이미드 초분자(SA-NDI)가 성공적으로 설계되었습니다. 하나의 전자 풍부 코어(나프탈레인디이미드)와 두 개의 전자 결핍 단위(아미노피리딘)로 구성된 이 초분자는 강력한 분자 내 전하 이동 능력을 보유하고 있습니다. 또한, SA-NDI는 D–A형 초분자보다 2.83배 강한 내부 전기장을 가지고 있습니다. A–D–A형 SA-NDI는 전하 분리를 효율적으로 가속화하여 분자 내 전자가 신속하게 수용체로 이동하여 2전자 산소 환원 반응을 수행하게 합니다. SA-NDI 초분자는 뛰어난 H2O2 축적 능력(13.7 mM)과 120시간 이상의 안정적인 순환 시간을 보여줍니다. 또한, 이 촉매는 모의 태양 복사 아래에서 1.03%의 우수한 태양-화학 변환 효율을 나타냅니다. 이 연구는 효율적인 분자 내 전하 전이 단량체를 가진 유기 초분자를 설계하기 위한 완전히 새로운 아이디어를 제공합니다.