博士生一作！华东师大，最新Nature子刊！

稳定的金属-有机笼（MOCs）中增强的主-客体电子相互作用为刺激响应和光催化提供了巨大的应用机会。Zr-MOCs代表了这种设计的一种稳健的离散主体，但它们在溶液中的主-客体化学性质受到有限的溶解度的阻碍。

2025年1月9日，华东师范大学张大卫研究员、高恩庆教授在Nature Communications发表了题为《Charge-transfer complexation of coordination cages for enhanced photochromism and photocatalysis》的研究论文。李根博士为论文第一作者，张大卫研究员、高恩庆教授为论文共同通讯作者。

张大卫，华东师范大学研究员、博士生导师，国家海外高层次人才（2022）。2011年本科毕业于东北大学；2017年于法国里昂高等师范学校和华东师范大学获双博士学位；2017-2021年在英国剑桥大学化学系从事博士后研究；2021年加入华东师范大学。

主要研究方向为配位超分子化学和限域分子笼材料。

高恩庆，华东师范大学教授，博士生导师；上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室多相催化组固定研究员。1989年本科毕业于曲阜师范大学，1992年硕士毕业于南开大学，2000年于南开大学获博士学位1992年-2001年，在曲阜师范大学历任讲师、副教授、教授。2001年-2003年，在北京大学从事博士后研究；2003年至今，在华东师范大学任职。

高恩庆长期从事配合物功能材料的构筑与功能研究，涉及分子磁性材料、刺激响应性发光/磁性金属有机框架材料、金属有机框架催化材料等。

在这里，作者通过使用吡啶鎓衍生的阳离子配体和四(3, 5-双(三氟甲基)苯基)硼酸盐(BAr_F^–)作为增溶抗衡阴离子，合成了不同形状的可溶性Zr-MOCs(1-4)，这些Zr-MOCs通过传统方法是无法获得的。

将多个缺电子的吡啶基团强制排列进一个笼状结构（1）中，会导致正电静电场和电子接受能力的放大，有利于容纳电子供体阴离子，包括卤化物和四芳基硼酸盐。强电荷转移（CT）相互作用激活了客体到主体的光诱导电子转移（PET），从而产生明显且可调节的光致变色。

主体和主体-客体复合物的基态和自由基结构已通过X射线晶体学明确表征。CT增强的PET还使得1可以作为有氧氧化四芳基硼酸盐为联芳基和酚类的高效光催化剂。

本工作展示了从阳离子配体出发，借助增溶阴离子辅助的可溶性Zr-MOCs的溶液组装，并强调了利用主-客体CT来增强基于PET的功能和应用的巨大潜力。

图1：1与四芳基硼酸盐的客体络合研究

图2：1对四芳基硼酸酯的光致变色研究

图3：四苯硼酸盐光催化转化1

图4：笼和配体在络合、光致变色和光催化方面的性能比较

这项研究通过引入BAr_F^⁻作为阳离子配体的反离子，实现了可溶性Zr-MOCs的均匀组装。这些MOCs能够结合多种阴离子，通过CT复合物显著增强了PET效率，导致显著的光致变色现象。

此外，光生自由基能够迅速将电子转移给氧气，生成超氧阴离子，使1能够有效催化四芳基硼酸根的光氧化反应，同时生成联芳基和酚类化合物。本工作不仅展示了MOCs在光致变色和光催化领域的应用潜力，还为设计新型光响应和光催化材料提供了新的思路。

Li, G., Du, Z., Wu, C. et al. Charge-transfer complexation of coordination cages for enhanced photochromism and photocatalysis. Nat. Commun., (2025).

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