Chem. Mater. | 可调控的自分类三元大环共晶材料实现高效太阳能驱动的界面水蒸发 作者：X-MOL 2025-11-19 英文原题：Tunable Self-Sorting of Ternary Macrocycle Cocrystals Enabling High-Efficiency Solar-Driven Interfacial Water Evaporation作者：Fei Zeng*, Xu Wang, Lin-Li Tang, Fei-Hong Yao, Gengwu Zhang*, Yi Jiang*近年来随着大环芳烃的快速发展，基于大环的有机共晶材料成为超分子化学领域的一个新的热点。尽管人们在开发大环共晶材料方面付出了巨大努力，但大多数大环共晶材料在近红外范围内的吸收率较低，无法将可见光甚至近红外区域转化为热能。而光热转换对于太阳能收集、水净化和生物医学治疗等一系列应用至关重要。研究表明，有机共晶体种的电荷转移效应可有效降低HOMO-LUMO能隙，实现近红外波段吸收和增强光捕获能力，为制备有机光热材料提供了一个简单高效的平台。目前，大多数的大环共晶材料是由两种类型的分子构成，如何构建三元大环共晶材料以增加电荷转移效应是一项重大挑战。图1. (a) 菲[2]芳烃与苯醌、四氯苯醌的化学结构式; (b) 通过自分类制备三元大环共晶材料示意图基于此，湘南学院曾飞研究团队与东华大学江一研究团队合作提出“自分类三元大环共晶工程”的研究策略，即利用多识别位点的富电子菲[2]芳烃 (P2) 大环与苯醌 (BQ)、四氯苯醌 (TCBQ) 两种不同客体分子间的自分类共组装得到黑色的三元大环共晶材料P2@3BQ@TCBQ。单晶结构表明，BQ与TCBQ分别与大环中的菲与1，4-二甲氧基苯单元通过多重π???π协同作用形成三元大环共晶材料。紫外光谱表明由于分子间强的CT作用使得三元大环共晶在800 nm左右表现出较强的近红外吸收，证明了其作为光热转换材料的潜力。进一步研究了三元大环共晶材料的光热转换性能，在808 nm 1.0 W cm–2激光照射下，共晶温度在18 s内能够迅速升高到140 °C。作者随后将三元大环共晶材料与棉布相结合，构筑了一种太阳能驱动的界面水蒸发器，并尝试其在海水淡化方面的潜在应用。结果表明，该复合材料在模拟的1个太阳光照射下水蒸发效率高达92.6%，蒸发速率为2.36 kg m?2 h?1，此外，其对10 wt% NaCl的水蒸发率与纯水的水蒸发率相近，表明P2@3BQ@TCBQ具有很强的耐盐性，有望应用于太阳能直接驱动的海水净化。图2. (a) 大环共晶材料的照片; (b) 大环共晶材料的固体紫外吸收光谱；(c) 大环共晶材料在808nm激光照射下的光热转化曲线，黑线代表P2@TCBQ大环共晶材料，红线代表P2@3BQ@TCBQ大环共晶材料；(d) 在808nm激光照射下P2@3BQ@TCBQ大环共晶材料的循环测试实验；(e) 理论计算得到的各种物质能量图；(f) 大环共晶材料P2@TCBQ（上）和P2@3BQ@TCBQ（下）在808 nm激光照射下的红外热像图；(g) 各物质的前沿分子轨道(LUMO和HOMO)。图3. (a) 太阳能驱动的水蒸发实验装置的示意图；(b) 在AM 1.5照射下，负载了三元大环共晶材料的棉布漂浮在水面上的温度随时间的变化图；(c) 添加和不添加三元大环共晶材料的棉布在AM 1.5辐照下的水蒸发曲线图；(d) 在AM 1.5辐照下，加载不同质量三元大环共晶材料的棉布表面温度随时间的变化图；(e) 在AM 1.5辐照下，负载50 mg三元大环共晶材料的棉布漂浮在不同盐浓度NaCl水溶液上的温度随时间的变化图。(f) 负载50 mg三元大环共晶材料的棉布在AM 1.5辐照下的不同浓度的NaCl水溶液蒸发曲线图。原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：Tunable Self-Sorting of Ternary Macrocycle Cocrystals Enabling High-Efficiency Solar-Driven Interfacial Water EvaporationFei Zeng*, Xu Wang, Lin-Li Tang, Fei-Hong Yao, Gengwu Zhang*, Yi Jiang*Chem. Mater. 2025, XXXX, XXX, XXX-XXXhttps://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5c02678 Published November 5, 2025© 2025 American Chemical Society导师介绍江一https://www.x-mol.com/groups/jiangyi （本稿件来自ACS Publications）
