段春迎/韩纲Nat. Commun: 近红外光驱动的连续光致电子转移实现原子转移自由基聚合

主要观点总结

本文介绍了大连理工大学精细化工国家重点实验室和麻省大学陈医学院生物化学和分子生物技术系教授合作提出的三重态敏化介导的连续光致电子转移（TS-conPET）机制。该机制用于捕获和传递两个长波长光子的能量，突破了连续光致电子转移(conPET)机制的内禀波长局限，开发出用途更广、效率更高的光催化系统，实现了太阳能到化学能的高效转化。该工作提出了一种能够将长寿命的自由基阴离子的生成速率提升100倍的TS-conPET策略，其通用性和有效性可用于设计无金属和近红外光响应的双光子光催化体系。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

自然界中的光合作用依赖于连续的光子吸收，而光催化通常利用单光子激发来驱动反应。多光子激发策略通过在一个催化循环中积累两个或多个光子的能量，克服了这一热力学限制。ConPET机制的中间体是自由基阴离子，寿命可到秒级别，因此可在LED光照下进行双光子光催化实现芳基溴/氯的脱卤以及Birch还原等反应。

关键观点2: 研究问题

受限于conPET光催化剂本身的吸收，现有conPET光催化的激发波长主要集中在短波的蓝光或绿光，导致了能量利用效率不佳、与大规模反应不相容和光催化剂降解严重等缺点。因此，如何开发和设计长波长光驱动的conPET体系具有重要的科学意义和实际应用价值。

关键观点3: 解决方法

本文提出了一种TS-conPET机制来捕获和传递长波长光子能量。相比于蓝光照射下的传统conPET，长波长光激发下的三重态敏化策略经由PDI三重态能够将PDI • – 的产生速率提高两个数量级（102倍）。并且，PDI • – 在700~900 nm有强吸收，可以被有效的再次激发从而实现长波长光驱动的芳基卤化物的光还原。

关键观点4: 实验证据

文章提供了详细的实验数据，如光谱证据、吸收变化图等，以支持TS-conPET机制的有效性和优越性。

关键观点5: 成果与影响

该研究在Nature Communications上发表，展示了TS-conPET机制在光催化领域的潜力。该策略已经成功应用于甲基丙烯酸甲酯的原子转移自由基聚合，有望实现在生物体内的原位聚合或3D器官打印等重要应用。