近日，香港城市大學的張其春教授、李振聲教授和華南師范大學的蘭亞乾教授通過將帶有共軛基團的六羥基三亞苯（HHTP）、4，4-乙烯基二吡啶（BYE）和苯硼酸（BA）通過硼←氮（B←N）鍵制備出有機納米帶（命名為CityU-27）單晶材料。在CityU-27的結構中，每條納米帶都與相鄰的四條納米帶形成了緊密的π-π相互作用，這類似于魯班鎖中的多個榫卯結構，使得納米帶在空間中排列有序。此外，由于存在光敏HHTP和BYE基元，CityU-27作為光催化劑在沒有任何光敏劑和助催化劑的幫助下，對HER表現出優異的無金屬光催化活性（134 μmol g-1?h-1）。當反應體系中加入炔烴時，CityU-27可以實現HER和半加氫反應的一鍋串聯光催化，高效、高選擇性制備出6種烯烴衍生物（產率大于90%）。密度泛函理論（DFT）計算表明，HHTP硼酸酯中的O原子是HER的活性位點。當硼酸酯組裝成納米帶結構時，產生氫氣的自由能變化顯著降低，從而促進了HER過程。該研究首次實現了HER與半加氫反應串聯體系的無金屬體系制備，為今后有機聚合物單晶材料的制備和無金屬催化體系的設計提供了可行性和指導意義.
單晶X射線衍射分析表明，CityU-27 結晶于三斜空間群P-1，其中HHTP分子與BA分子反應形成三元硼酸酯（標記為HHTPBE），可通過B←N鍵連接BYE配體，最終形成一個有機納米帶結構（寬度約為6 nm）。納米帶為AB堆積。相鄰兩層的納米帶呈現鏡像對稱性。通過詳細的結構分析，可以發現每個納米帶都與上下左右的四個相鄰單元有著多重緊密的相互作用。未配位的硼酸鹽在空間中沿兩個方向排列，所以第三層納米帶與第一層和第五層納米帶形成緊密堆疊。通過緊密且多重 π-π 相互作用，納米帶堆疊成三維魯班鎖狀結構。
?Dr. Lei Zhang,?Zihao Chen,?Dr. Xiao-Xin Li,?Xiang Wang,?Qianfeng Gu,?Xin Wang,?Prof.?Dr. Chun-Sing Lee,?Prof.?Dr. Ya-Qian Lan,??Prof.?Dr. Qichun Zhang
文章的第一作者是香港城市大學博士后張雷，博士研究生陳子浩和華南師范大學的特聘副研究員李曉鑫。通訊作者為香港城市大學的張其春教授、李振聲教授和華南師范大學的蘭亞乾教授。
Angewandte Chemie International Edition
DOI:?10.1002/anie.202411018
