非芳香化结构中的空间电子耦合驱动太阳能氢气生产

设计下一代光催化材料以同时应对可持续性挑战和性能需求代表了光催化研究中的一个关键前沿。在此报告中，发现非芳香类生物质衍生结构在氢气生成方面具有卓越的可见光至近红外光催化活性，采用一种新颖的三维空间共轭（TSC）机制，这为可持续氢气生产提供了一种变革性的策略。研究发现，这些生物质衍生材料中的氧介导的2p轨道杂化构成了具有卓越宽带吸光能力的半导体样带结构。此外，碳、氢和氧原子之间固有的电负性梯度产生了不对称的电荷分布，生成了可观的分子偶极矩（>10德拜），从而增强了电荷分离。优化后的材料在氢气生产中实现了创纪录的44.63%（420 nm）和1.58%（800 nm）表观量子产率，媲美最先进的光催化剂。这一揭示的TSC机制从根本上重新定义了有机光催化剂的设计范式，创造了一个可持续的材料平台，同时促进生物质增值和高效的太阳能燃料生成。这些发现代表了光催化剂设计的概念突破，为推进下一代太阳能燃料技术提供了广阔的机会。