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穩定的金屬-有機籠（MOCs）中增強的主-客體電子相互作用為刺激響應和光催化提供了巨大的應用機會。Zr-MOCs代表了這種設計的一種穩健的離散主體，但它們在溶液中的主-客體化學性質受到有限的溶解度的阻礙。

2025年1月9日，華東師范大學張大衛研究員、高恩慶教授在Nature Communications發表了題為《Charge-transfer complexation of coordination cages for enhanced photochromism and photocatalysis》的研究論文。李根博士為論文第一作者，張大衛研究員、高恩慶教授為論文共同通訊作者。

張大衛，華東師范大學研究員、博士生導師，國家海外高層次人才（2022）。2011年本科畢業于東北大學；2017年于法國里昂高等師范學校和華東師范大學獲雙博士學位；2017-2021年在英國劍橋大學化學系從事博士后研究；2021年加入華東師范大學。

主要研究方向為配位超分子化學和限域分子籠材料。

高恩慶，華東師范大學教授，博士生導師；上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室多相催化組固定研究員。1989年本科畢業于曲阜師范大學，1992年碩士畢業于南開大學，2000年于南開大學獲博士學位1992年-2001年，在曲阜師范大學歷任講師、副教授、教授。2001年-2003年，在北京大學從事博士后研究；2003年至今，在華東師范大學任職。

高恩慶長期從事配合物功能材料的構筑與功能研究，涉及分子磁性材料、刺激響應性發光/磁性金屬有機框架材料、金屬有機框架催化材料等。

在這里，作者通過使用吡啶鎓衍生的陽離子配體和四(3, 5-雙(三氟甲基)苯基)硼酸鹽(BAr_F^–)作為增溶抗衡陰離子，合成了不同形狀的可溶性Zr-MOCs(1-4)，這些Zr-MOCs通過傳統方法是無法獲得的。

將多個缺電子的吡啶基團強制排列進一個籠狀結構（1）中，會導致正電靜電場和電子接受能力的放大，有利于容納電子供體陰離子，包括鹵化物和四芳基硼酸鹽。強電荷轉移（CT）相互作用激活了客體到主體的光誘導電子轉移（PET），從而產生明顯且可調節的光致變色。

主體和主體-客體復合物的基態和自由基結構已通過X射線晶體學明確表征。CT增強的PET還使得1可以作為有氧氧化四芳基硼酸鹽為聯芳基和酚類的高效光催化劑。

本工作展示了從陽離子配體出發，借助增溶陰離子輔助的可溶性Zr-MOCs的溶液組裝，并強調了利用主-客體CT來增強基于PET的功能和應用的巨大潛力。

圖1：1與四芳基硼酸鹽的客體絡合研究

圖2：1對四芳基硼酸酯的光致變色研究

圖3：四苯硼酸鹽光催化轉化1

圖4：籠和配體在絡合、光致變色和光催化方面的性能比較

這項研究通過引入BAr_F^?作為陽離子配體的反離子，實現了可溶性Zr-MOCs的均勻組裝。這些MOCs能夠結合多種陰離子，通過CT復合物顯著增強了PET效率，導致顯著的光致變色現象。

此外，光生自由基能夠迅速將電子轉移給氧氣，生成超氧陰離子，使1能夠有效催化四芳基硼酸根的光氧化反應，同時生成聯芳基和酚類化合物。本工作不僅展示了MOCs在光致變色和光催化領域的應用潛力，還為設計新型光響應和光催化材料提供了新的思路。

Li, G., Du, Z., Wu, C. et al. Charge-transfer complexation of coordination cages for enhanced photochromism and photocatalysis.?Nat. Commun., (2025).?

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