中国科学院长春应用化学研究所在高效长寿命光解水制氢催化剂的研究中取得进展。中国科学院长春应用化学研究所邓鹏飏团队受自然界中集聚发光现象的启发，提出一种能协同提高光解水制氢用光催化剂的产氢活性与寿命的简单策略，并成功构建了寡聚物型铱基光催化剂及其复合材料，首次阐明了铱配合物-寡聚物协同产氢机制，实现了可见光-水体系高效和长寿命产氢的双重突破。相关成果以“A simple strategy to simultaneously improve the lifetime and activity of classical iridium complex for photocatalytic water-splitting”、“Aggregation of oligomeric Ir photosensitizers promotes efficient and long-lifetime photocatalytic hydrogen evolution”、“Construction of oligomeric bridges on TiO2 via terminal double coordination bonds for efficient and long-time photocatalytic hydrogen evolution in water”等为题发表在《Aggregate》 、《Journal of Materials Chemistry A》 、《Advanced Sensor and Energy Materials》等国际权威期刊。
光催化制氢被认为是一种极具前景的获取氢能的方法。光催化剂作为光催化体系的重要组成部分，是目前光催化制氢领域研究的热点。在已报道的光催化剂中，铱配合物因其优异的光物理性能而受到广泛关注。然而，由于铱配合物的辅助配体易在光催化反应中脱落而导致高活性的铱配合物普遍寿命较短（仅几十小时），这成为限制铱配合物基光催化剂发展和应用的关键问题。
针对这一问题，团队将经典铱配合物[Ir(ppy)2(dabpy)](PF6) 与4,4'-苯二酸酐进行共聚，得到了一系列铱基寡聚物（图1）。通过聚合，寡聚物分子实现了三重作用的协同：寡聚物分子内获得多个可以协同发挥作用的铱中心，相邻铱配合物的耦合缩小了带隙，加速了电子转移；寡聚物分子相互聚集，提供了多条分子间电荷转移路径，有利于提高光催化活性；寡聚物分子链在铱配合物的辅助配体上形成了大位阻，有效抑制了铱配合物的光降解，大幅提高了铱配合物的稳定性。在最佳光催化条件下，铱基寡聚物在近700 h内的产氢量超过180 mmol·g-1。铱基寡聚物的设计将铱配合物的寿命提高了一个数量级以上，活性也提高了1.5倍以上，显著优于绝大多数金属有机配合物和高分子光催化剂。团队进一步将寡聚物与无机半导体二氧化钛复合，这一设计在大幅减少了铱用量（减量95%以上）的同时，将材料产氢量提高到337 mmol·g-1以上，寿命超过700 h。
图 1. 铱配合物光催化剂和团队设计的系列铱基寡聚物光催化剂的结构式。
图2. 寡聚物基复合材料结构示意图及其光催化性能对比。
系列研究这种通过将铱配合物聚合形成寡聚物以及制备寡聚物基复合材料的方式实现了光催化寿命与催化活性的同步提升，将为今后高效长寿命光催化剂的设计奠定基础。相关成果详见《Aggregate》期刊：https://doi.org/10.1002/agt2.335,《Journal of Materials Chemistry A》期刊：https://doi.org/10.1039/d3ta07365c，
《Advanced Sensor and Energy Materials》期刊：https://doi.org/10.1016/j.asems.2026. 100218。
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