前沿院何刚教授科研团队在紫精基光催化领域取得重要进展!

光催化为太阳能转化与清洁燃料制备提供了重要途径，但传统体系中普遍存在光生载流子复合严重、界面电子传输效率低以及结构稳定性不足等问题，制约了其催化性能与长期应用。紫精类分子作为一类重要的电子受体/电子介体，在光催化体系中具有良好的应用基础，但已有的体系多依赖紫精分子与半导体光催化材料之间的静电吸附等弱界面作用实现组装，往往存在连接强度不足、电子传输路径不稳定以及易脱附等问题，限制了其在高效稳定光催化中的进一步应用。

针对上述挑战，西安交通大学前沿院何刚教授课题组提出了一种“平行界面工程”新策略，通过构筑硒紫精电子介体与单原子Pt/缺陷g-C₃N₄之间的双共价平行界面，建立了稳定高效的定向电子传输通道，实现了界面电子流的精准调控。该平行界面结构可显著增强界面电子耦合与电荷分离效率，促进光生电子快速迁移至催化位点。超快光谱与理论计算结果共同证实，这一“电子天桥”结构将正向电子转移速率提升至0.043 L·g^-1·s^-1，电荷分离寿命延长至 7998.8 ps。该体系在可见光照射下实现了3231.9μmol·h^-1·g^-1的产氢速率，同时可达到1390.6 μmol·h^-1·g^-1的苄胺厌氧氧化速率，经过144小时的光催化循环测试后仍可保持92%的初始产氢活性，表现出优异的循环稳定性和结构耐久性，充分体现了双共价强连接在克服传统弱界面作用易脱附、易失稳等问题方面的显著优势。

该工作系统研究了静电连接、单边共价连接与双共价平行连接等不同界面构筑模式，成功结合了界面调控、电子介体构筑与单原子催化，不仅拓展了硒紫精基电子介体在光催化体系中的应用，也为解决界面电子传输效率低和结构稳定性不足等关键问题提供了新的分子设计思路与理论依据。

以上结果以论文形式发表在国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上，西安交通大学前沿院博士研究生张朝光为本论文第一作者，何刚教授、李国平副教授为本论文共同通讯作者，这也是何刚教授课题组在含主族元素紫精光催化研究领域中的又一重要突破。

该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、博士后科学基金、分析测试共享中心及超算中心等的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.5232119

何刚教授课题组主页： https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/ganghe/home