近日，我院李明德教授、陈顺利副教授团队在“基于阴离子-抗衡离子策略构建高性能共晶光热转换材料”领域取得重要进展，相关研究成果以“Anion-Counterion Strategy toward Organic Cocrystal Engineering for Near-Infrared Photothermal Conversion and Solar-Driven Water Evaporation”为题发表在化学领域顶刊Angewandte Chemie（影响因子16.6）。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202318628

TOC

成果简介

有机共晶光热转换材料可以吸收紫外-可见-近红外区的光能并高效地转化为热能，因此在海水淡化、光热治疗、激光点火等领域具有诱人的应用前景。众所周知，高性能共晶的设计严重依赖于供体和受体分子之间的高效电荷转移过程。在以往的文献中，研究者通常以供体的骨架原子作为电子源，利用复杂的化学合成技术改变分子骨架来调控电荷转移过程，给单体以及共晶的设计和制备带了诸多不便。

在团队前期研究（J. Phys. Chem. Lett. 2024, 15, 68–75; ACS Energy Lett. 2023, 8, 4179−4185; Solar PRL 2023, 7, 2300262;ChemSusChem, 2023, 16, e202300644）的基础上，本工作创新性地提出以离子型供体的阴离子抗衡离子作为电子源，无需改变分子骨架，利用简单的离子交换替代抗衡离子即可实现高效的电荷转移过程，有望显著节省共晶的优化设计和大规模制备流程。

图1. 共晶设计理念及供体/受体分子结构示意图

研究发现，为了获得接近全太阳光谱（250-2500nm）吸收能力的共晶体系，需要兼顾高效电荷转移和分子的共轭骨架面积。同时，共晶的吸收光谱宽度和强度与电荷转移程度之间存在非线性的依赖关系。优化的共晶体系吸收光谱范围可覆盖200-2000nm，在808nm近红外激光辐照下光热转换效率高达90.5 %，为目前报道的最高转化效率。将共晶材料与聚氨酯泡沫进行复合，并利用“烟囱效应”进行优化，测得1单位太阳光照射下水蒸发速率约6.1±1.1 kg·m⁻²·h⁻¹，为目前已报道光热材料的最优性能。

本工作首次提出“阴离子-抗衡离子策略”用于构建高性能共晶光热转换材料，为高性能共晶材料的优化设计和大规模制备提供了全新思路，在海水淡化等领域具有潜在应用价值。

本工作主要由2021级硕士研究生张蒙蒙同学完成，李明德教授和陈顺利副教授为共同通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金、广东省高校重点平台-粤港澳联合实验室、广东省自然科学基金和汕头大学科研启动基金的资助。

终审：鲁福身    复审：倪昊    初审：李明德 陈顺利