近日，章翰堂副教授课题组在国际知名期刊《Journal of Materials Chemistry A》（IF=11.9）在线发表了题为“Molecular conformation: a key factor underlying the performances of heterojunction photocatalysts”的研究论文，维多利亚vic003硕士研究生梁婉玉为本文第一作者，章翰堂和张博文老师为本文共同通讯作者，维多利亚vic003为本论文第一完成单位。该工作入选了Journal of Materials Chemistry A 2024年度“Emerging Investigator”。
通过光催化将太阳能转化为清洁的H2燃料，是社会可持续发展的一个极具前景的策略。近年来，有机半导体（OSCs）正在成为一种极具吸引力的光催化剂。然而，有机半导体的低介电常数表明光生激子的结合能很高，从而导致严重的电荷重组。有机异质结可以促进电荷转移过程。但高效的有机异质结需要合理的能级排列，电荷转移过程与分子结构和分子间距离直接相关。
本工作通过合理的分子设计，合成了两种含有不同末端官能团但能级相似的铜卟啉（CuPy）衍生物。制备了氮化碳（CN）/铜卟啉范德华异质结，并对其光催化氢气进化（PHE）性能进行了表征。实验和理论计算表明，除了由分子结构决定的光电特性外，分子构象（即平面度）通过调节分子间距离在电荷转移过程中发挥着同样重要的作用。当分子间距离合理时，即使在能级排列未达到最佳的条件下，仍能发生有效的电荷转移。此外，该研究发现即使在0.1 eV的能级差下，异质结依然可以发生有效的电荷转移。上述研究有助于加深对OSCs异质结光催化剂的理解，为高效OSCs光催化剂的设计提供了新的思路。
该研究工作得到了国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金课题的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1039/D4TA00159A
