Angew. Chem. ：对称性破缺增强超分子光催化剂内建电场助力高性能光催化析氢

受自然启发的超分子自组装体是有吸引力的光催化剂，但它们的量子产率受到不良电荷分离和传输的限制。通过对称性破缺增强内建电场是提高电荷传输效率的有前景的策略。

近日，陕西师范大学朱晓林副研究员、清华大学朱永法教授、徐静宜博士和湖南师范大学翟亚新教授合作，发展了一种新型的非对称质子化驱动自组装策略，在打破分子对称性的同时，通过可控自组装构建具有强内建电场和丰富的高活性水吸附位点的超分子光催化剂，以实现超高效的析氢性能。

图1. SA-DADK-H+的构建与表征。非对称质子化自组装构建超分子光催化剂SA-DADK-H⁺。

首次利用非对称质子化驱动的自组装技术，制备出高结晶度和大比表面积的超细纳米纤维超分子光催化剂SA-DADK-H⁺。这种超分子自组装体SA-DADK-H⁺ 展现出极大增加（50倍）的分子偶极和强的内建电场，从而促进了载流子的有效分离和转移。

图2: 电荷分离和电场强度分析

图3. 光催化活性评价

质子化过程还为创造了丰富的水吸附位点，并作为关键的质子中继，显著提高了光催化析氢效率。SA-DADK-H⁺展现了极高的析氢速率（278.2 mmol g^-1 h^-1）和在450 nm处的显著的表观量子效率（25.1%），在有机半导体光催化剂中处于前沿水平。

此外，进一步通过其他四种光催化剂验证非对称质子化方法的通用性。结果表明非对称质子化自组装策略提高了它们的光催化性能39至533倍。

这些研究结果突出了非对称质子化诱导的对称性破缺策略在发展新型光催化剂以实现高效光催化制氢方面的潜力。

论文信息

Enhancing Built-in Electric Fields via Molecular Symmetry Modulation in Supramolecular Photocatalysts for Highly Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution

Prof. Dr. Xiaolin Zhu, Yihui Jia, Yuhan Liu, Dr. Jingyi Xu, Huarui He, Siyue Wang, Yang Shao, Prof. Dr. Yaxin Zhai, Prof. Dr. Yongfa Zhu

文章的第一作者是陕西师范大学化学化工学院的朱晓林副研究员（清华大学化学系朱永法教授课题组访问学者），和硕士生贾一晖。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202405962