第一作者:  Shuo Hou

通讯作者:  肖方兴

通讯单位:  福州大学，福建省光电信息科技创新实验室

研究内容：

原子精确的金属纳米团簇(NCs)被认为是新兴的光敏剂，但由于电荷复合率快和光稳定性差，破坏了有利的金属纳米团簇的增敏效果，阻碍了NCs基光系统的构建。作者从概念上演示了过渡金属硫族化合物量子点(TMCsQDs)-NCs-石墨烯(GR)三元异质结构光系统通过复杂的界面调制， 其中原子精确的NCs插入到量子点和GR的界面上。接枝在GR框架上的支枝聚乙烯亚胺(BPEI)分子作为一种有效的自组装导向介质，同时稳定金属纳米团簇以保持光敏效果。金属NCs和TMCs量子点的协同光敏作用、金属NCs的临时电荷中电器介质作用以及GR的吸电子能力协同有助于级联电子传递途径显著促进电荷分离，导致在可见光照射下对选择性有机转化的光活性显著增强。

要点一：

在自组装的硒化镉QDs-Au_x NCs-GR三元异质结构上，通过渐进和复杂的界面调制，精心设计了级联电荷转移通道。

要点二：

BPEI分子有效地稳定了原子精确的Au_x@GSH NCs，以保持其通用的光敏化效率。

要点二：

Au_x@GSH NCs有利的保留光敏效应及其作为中间电子中继介质的关键作用，协同促进了光活性的显著增强。在可见光照射下，将硝基芳烃选择性光还原为氨基衍生物。

图1：(a)描述了硒化镉量子点-Au_xNCs-GR三元异质结构的静电自组装示意图，其中硒化镉量子点与巯基乙酸(MAA)配体(CdSe@MAAQDs)覆盖，Au_xNCs 用GSH配体(Au_x@GSH NCs)进行定位，并利用BPEI嫁接的GR(GR@BPEI)作为构建块。(b)低放大TEM和(c&d)硒化镉HRTEM图像的QDs-6%Au_x-1%GR与(e-k)元素映射结果。

图2：(a-b)基于硒化镉量子点、CA、CG和CAG的库贝尔卡-munk函数与光子能量的DRS结果；(c)FTIR，(d)拉曼，(e)XRD结果和(f)N₂吸附-解吸 CA、CG、AG和CAG的等温线；(I)CA、(II)CG和(II)CAG的Cd 3d、(h)Se 3d；(i)(I)CA、(II)CG和(III)CAG的Au4f光谱。

图3：硒化镉量子点、CA、CG、AG和CAG对选择性还原硝基芳烃为氨基衍生物，包括(a)4-NA、(b)3-NA、(c)2-NA、(d)4-NP、(e)3-NP、(f)2-NP， (g)4-硝基甲苯，(h)4-硝基苯甲醚，和(i)o-硝基苯乙酮在可见光照射下（λ>420nm），加入亚硫酸钠淬灭孔，在环境条件下N2鼓泡。(j)行动 单色光照射下CAG的光谱和当前实验条件下的(k)反应模型。

图4：(a)CAG在可见光照射(λ>420nm)下对4-NA光还原的循环反应；添加或不添加电子清除剂(K₂S₂O₈)的CAG的(b)光活性；(c)光激活物比较CAG、CGA和CG；硒化镉量子点、CA、CG和CAG的(d)瞬态光电流响应；(e)CA、CG和CAG的莫特-肖特基结果，(f)硒化镉量子点、CA、CG和CAG的EIS奈奎斯特图 ；(g)硒化镉QDs-Au_x NCs-GR纳米复合材料的光催化机理示意图。

参考文献

Shuo Hou, Ming-Hui Huang, Fang-Xing Xiao, Stabilizing Atomically Precise Metal Nanoclusters as Simultaneous Charge Relay Mediator and Photosensitizer, J. Mater. Chem. A, 2022, DOI: 10.1039/D2TA00572G.