光热转换材料在生物医学、催化和太阳能蒸汽发电等领域的潜在应用受到了广泛关注，有机分子通过聚合自组装可诱导光谱吸收红移，这一特性显著推动了近红外光热材料的开发。 卟啉作为一种典型的 π 共轭有机分子，因其可调节的光学特性和反应活性，越来越多地被视为光热转换的理想候选材料。为了深入理解卟啉聚集对近红外光吸收的机制，研究者们采用了多种光谱技术和理论模型。然而，卟啉聚集体通常表现出随机排列的无定形特性，这为通过这些方法全面解析其作用机制带来了显著挑战。 基于卟啉或金属卟啉的金属有机框架 (MOFs) 以其精确的成分空间排列、可调的结构和出色的光收集能力，有助于在分子或原子尺度上研究卟啉或金属卟啉聚集模式对近红外光吸收的增强作用，为深入理解其光热转换潜力提供了可能。 然而，当前基于卟啉或金属卟啉的 MOFs 设计策略主要集中于优化孔隙率以增强气体吸附或暴露活性位点（如金属卟啉中心），以提高催化性能。这种策略往往导致活性中心的空间分离，从而限制了深入研究 MOFs 中金属卟啉堆积模式的机会。 近日，中国科学院福建物质结构研究所林启普研究员 团队成功合成了两种基于铋-金属卟啉的 MOF，即 MTCPP-Bi【TCPP = 四(4-羧基苯基)卟啉，M = CoII 和 NiII 】，它们由 Co/NiTCPP 的一维 (1D) 棒状聚集体构成。 Figure 1. (a) 沿 c 轴观察的 MTCPP-Bi 晶体结构。(b) MTCPP-Bi 中 MTCPP 的 1D 棒状聚集体的侧视图和 (c) 顶视图，显示了相邻卟啉大环之间的轨道重叠区域。(d) 具有 sra 拓扑结构的双重互穿网络。(e) CoTCPP-Bi 的 Hirshfeld 表面分析和指纹图。(a) 和 (c) 中的 M = Co/Ni。
卟啉之间的堆叠模式类似于 J 聚合物的典型头对尾模式，但形成了一个螺旋结构。 相邻金属卟啉分子之间的强 Bi–O 键和堆积力赋予了 MTCPP-Bi 优异的化学稳定性。 此外，在 CoTCPP-Bi 中，相邻金属卟啉之间的 π-π 堆叠所导致的强烈聚集（金属-碳 [Co-C] 距离缩短至仅为 3 Å），赋予了该材料在近红外-II 区域的显著吸收能力，并很好地稳定了 Co II 金属自由基。 Scheme 1. 卟啉的不同聚集方式可增强对光的吸收。
因此，在 808 纳米激光 0.7 W cm-2 的能量密度条件下，CoTCPP-Bi 展现出了显著的光热转换效率，在短短 30 秒内实现了从室温到 190 °C 的快速升温，并在太阳光驱动下实现了高效的水蒸发。在 1 个太阳光照射下，其蒸发效率达到了 94%，蒸发速率高达 1.43 kg m-2 h-1 。 这项研究成果突显了在金属卟啉 MOF 中通过增强金属卟啉的聚集，以开发具有卓越近红外光吸收和光热转换能力材料的可能。 该成果以“ Boosting Photothermal Conversion through Array Aggregation of Metalloporphyrins in Bismuth-based Coordination Frameworks ”( 《铋基配位框架中金属卟啉的阵列聚集促进光热转换》 )为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上。 Boosting Photothermal Conversion through Array Aggregation of Metalloporphyrins in Bismuth-based Coordination Frameworks Liang He, Jing He, Er-Xia Chen* and Qipu Lin * （林启普 ，中国科学院福建物质结构研究所） Chem. Sci. , 2024, 15 , 17498-17505 https://doi.org /10.1039/D4SC04063E 本文通讯作者，中国科学院福建物质结构研究所副研究员、硕士生导师。2019 年毕业于中国科学院福建物质结构研究所，获得无机化学博士学位。目前以第一/通讯作者在 Angew. Chem.Int. Ed.，Adv. Mater.，Chem. Sci. 等国际期刊发表 SCI 研究论文 10 余篇。作为项目负责人主持国家自然科学基金青年项目 1 项，福建省自然科学基金青年创新项目 1 项，闽都实验室主任基金 1 项。主要研究方向为金属卟啉晶态多孔材料的定向组装及性能研究。
本文通讯作者，中国科学院福建物质结构研究所研究员、博士生导师。2005 年毕业于福州大学国家理科化学基地班，获得学士学位；2010 年获得中国科学院福建物质结构研究所无机化学博士学位（导师：姚元根研究员）；2010 年 7 月至 2015 年 6 月，在国外从事博士后研究工作。2015 年 9 月，以相关人才计划引进中国科学院福建物质结构研究所工作。迄今已在化学和材料领域系列国际权威期刊 Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed. 和 CCS Chem. 等发表 SCI 收录论文超过 80 篇，共计引用频次 3800 余次，其中他引超过 3800 次（H-index = 42）。主要研究方向为金属卟啉框架化学（人工光合作用催化材料）；金属氧族配位化学（有机锡团簇光刻胶材料）；新型复合树脂原料及成品。
Home to exceptional research and thought-provoking ideas. Open and free, for authors and readers. 2-年影响因子* 7.6 分 5-年影响因子* 8.0 分 JCR 分区* Q1 化学-综合 CiteScore 分† 14.4 分 中位一审周期‡ 33 天
Chemical Science 是涵盖化学科学各领域的跨学科综合性期刊，也是英国皇家化学会的旗舰期刊。所发表的论文不仅要在相应的领域内具有重大意义，而且还应能引起化学科学其它领域的读者的广泛兴趣。所发表的论文应包含重大进展、概念上的创新与进步或者是对领域发展的真知灼见。发文范围包括但不限于有机化学、无机化学、物理化学、材料科学、纳米科学、催化、化学生物学、分析化学、超分子化学、理论化学、计算化学、绿色化学、能源与环境化学等。作为一本钻石开放获取的期刊，读者可以免费获取所发表论文的全文，同时从该刊的论文版面费由英国皇家化学会承担，论文作者无需付费。
Editor-in-Chief
Vincent Artero
Luis M. Campos
Lin Chen
Graeme Day
Mircea Dincă
François Gabbaï
Subi George
Ryan Gilmour
Stephen Goldup
Jinlong Gong (巩金龙)
Zaiping Guo (郭再萍)
Christian Hackenberger
Malika Jeffries-EL
Ning Jiao (焦宁)
Tanja Junkers
Hemamala Karunadasa
Maja Köhn
Yi-Tao Long (龙亿涛)
James K McCusker
Thomas J Meade
Paolo Melchiorre
Gabriel Merino
Hannah Shafaat
Dmitri Talapin
Toshiharu Teranishi
Andrei Yudin
* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024) † CiteScore 2023 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
欢迎联系我们发布论文报道RSCChina@rsc.org
