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如何使用全有機半導體光催化劑材料直接使用太陽能將純水轉化為氫氣目前仍沒有得到清楚的理解。這個過程的挑戰有兩點：太陽能光譜的低能量光子無法形成S₁激發態用于分解水，有機半導體光催化劑H⁺→H₂反應的過電勢非常高。

有鑒于此，江蘇大學袁壽其院士、閆研教授、中國科學院化學所馬萬紅教授等報道通過自旋開殼層的:PDI^2-與自旋閉殼層PDI^2-之間自組裝構筑有機分子晶體納米帶。

本文要點

(1)

自組裝:PDI^2-/PDI^2-晶體納米帶的自旋激發被改變，在可見光區間（420-700 nm）區間產生S₀S₁→¹(TT)→T₁+T₁，在近紅外光區間（700-1100 nm）產生自旋禁阻S₀→T₁。

(2)

由于三重態-三重態湮滅上轉換效應能夠產生S₁激發態，因此H⁺還原能夠通過親水性的電子轉移過程，在可見光和近紅外光區間光催化制氫的表觀量子產率達到1.5 %。

參考文獻

Lin, X., Hao, Y., Gong, Y. et al. Solar overall water-splitting by a spin-hybrid all-organic semiconductor. Nat Commun 15, 5047 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-49511-7

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49511-7