近日，材料科学与工程学院刘友星副教授与合作者在《PNAS》杂志发表了题为“Intramolecular non-covalent trans ring restricting free rotation of σ single bond enhances photosynthesis of hydrogen peroxide”的研究论文。

具有电子供体-受体结构（D-A结构）的共价有机框架（COFs），凭借其分子可设计性、可调能级及结构稳定性的优势，为光催化H₂O₂合成提供了新型分子平台。然而，电子供体和受体基团的分子构筑单元通常由高旋转自由度的σ键连接，分子内σ键的自由旋转会降低分子共面性，阻碍光生电子从供体向受体基团的传输，这导致光生载流子寿命缩短，从而降低光催化H₂O₂的转化动力学和太阳能到化学能的转换（SCC）效率。

针对以上问题，本工作提出了一种分子内非共价作用限制σ单键自由旋转新策略，促进了光生载流子从给体向受体的传输，显著提高了光合成H₂O₂反应动力学。研究结果表明非共价作用的引入使光生载流子衰减时间从3.0 ps提高到49.2 ps，光催化H₂O₂转化动力学和SCC效率分别提高了5.0倍和3.6倍。

第一作者：郭亚茹副研究员、刘友星副教授，通讯作者：刘友星副教授、郭少军教授、邓旭亮教授。本研究工作得到了国家自然科学基金等项目资助。

文章信息：Yaru Guo^#, Youxing Liu^#*, Lu Li, Yachao Xu, Zheng Lin, Zongqiang Sun, Mingchuan Luo, Shaojun Guo*, Xuliang Deng*, Intramolecular noncovalent trans ring restricting free rotation of σ single bond enhances photosynthesis of hydrogen peroxide, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2026, 123 (6) e2526675123.

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2526675123