近年來光響應(yīng)吸附材料成為吸附分離領(lǐng)域的研究熱點。目前絕大部分光響應(yīng)吸附材料的構(gòu)筑都基于明確的光敏基團，例如偶氮苯類、二芳烯類、螺吡喃類官能團，將這些光敏基團通過相應(yīng)合成手段引入到具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的基質(zhì)吸附材料（例如MOFs、COFs和介孔分子篩）之中，由光照引發(fā)光敏基團的分子構(gòu)型轉(zhuǎn)變，進而通過極性或位阻效應(yīng)調(diào)變材料的吸附性能。然而這類方法受限于光敏基團的種類，并且難以推廣到其它不具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的吸附材料。
近日，南京工業(yè)大學(xué)的孫林兵教授團隊，以石墨-銅卟啉復(fù)合材料為研究對象，發(fā)現(xiàn)了基于非分子形變的光響應(yīng)增益吸附現(xiàn)象。在石墨上引入二維層狀銅卟啉骨架結(jié)構(gòu)，此復(fù)合材料的有效磷光輻射時長大于30微秒，其低階激發(fā)態(tài)的有效壽命可滿足微觀吸附平衡的時間尺度，激發(fā)態(tài)下重新分布的電子密度會產(chǎn)生不同于基態(tài)的吸附位。
與石墨層的強相互作用使銅卟啉骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化并充分鋪展，在此復(fù)合材料上形成了兩種吸附位：石墨層承載的銅卟啉環(huán)、銅卟啉骨架結(jié)構(gòu)與石墨層基底共同形成的格阱。量子化學(xué)計算表明：銅卟啉骨架結(jié)構(gòu)的引入使石墨層的大量電子在軸向改變其密度分布，這種電子密度分布演變在光激發(fā)后會進一步增強。在軸向重新分布的電子密度與CO探針分子的電子強烈耦合。此復(fù)合材料在0 ℃、1 bar時的CO吸附容量由無光照時的0.50 mmol g-1上升至420 nm光照下的1.24 mmol g-1，光響應(yīng)吸附增益達到148%。這項工作為光響應(yīng)吸附材料的設(shè)計和原理提供了嶄新的思路。 論文信息 Enhanced CO Adsorption by Modulating the Electron Density Distribution of Graphite-Copper Porphyrin Sorbents with Light Prof.?Dr. Shi-Chao Qi, Yong-Lan Liu, Xiao-Jie Lu, Yun-Jie Zhao, Jia-Xin Li, Prof.?Dr. Xiao-Qin Liu, Prof.?Dr. Lin-Bing Sun 文章的第一作者為南京工業(yè)大學(xué)的亓士超副教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202304367
