近日，学校化学工程学院刘诗咏教授团队在国际权威期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》发表题为“Dipole-directed J-aggregation of atomically precise donor–acceptor molecules enables built-in-electric-field-driven multifunctional photocatalysis”的研究论文。论文第一作者为2023级材料与化工专业研究生戴一凡，刘诗咏教授为通讯作者，广东石油化工学院为第一完成单位。

论文摘要图

研究团队设计合成了三个结构精确的芘基小分子（Py-B、Py-B-CN、Py-Pr-CN），通过引入氰基和吡啶氮基团，系统增强分子极性和分子内电荷转移能力。高分辨透射电镜首次直接观察到Py-Pr-CN中0.33 nm的π-π堆积晶格条纹，结合粉末X射线衍射、紫外-可见光谱及密度泛函理论计算，证实了有序滑移型J-聚集体的形成。

在可见光（λ>420 nm）照射下，无铂助催化剂条件下，Py-Pr-CN的光催化析氢速率达到95.23 mmol g-1 h-1，析氧速率为5.36 mmol g-1 h-1，过氧化氢生成速率达416.67 μmol g-1 h-1。其在450 nm处的表观量子效率为11.41%。该性能在同类有机小分子、超分子及共价有机框架光催化体系中处于领先水平。

该研究构建了从“分子结构—超分子组装—内建电场—载流子动力学—多路径催化”的完整因果链条，揭示了偶极导向J-聚集在有机光催化剂设计中的核心作用。这一分子级精确调控策略为开发高效、稳定、多功能且无需贵金属的有机光催化材料提供了新的思路，对太阳能燃料制备及绿色氧化合成领域具有重要的科学意义和应用前景。

（文/图 化工学院）

撰稿：杨芳    初审：隋亦可 王馨    复审：陈星宇    终审：张海明 贺嫁姿