将CO2光还原为燃料为通过太阳能的使用控制全球碳平衡提供了有效的策略。但是，定向光生电子的传输这一对于CO2电还原具有决定性的步骤却面临着诸多挑战。有鉴于此，华中农业大学的Hao Chen与日本国家材料科学研究所的Jinhua Ye等发现通过修饰共轭聚合物的分子间和分子内共轭状况可以利用分子间级联的共轭通道来为CO2的光还原过程功能。
本文要点
1) 研究人员发现利用Suzuki-Miyaura偶联取代Sonogashira-Hagihara偶联来修饰共轭聚合物的分子内与分子间相互作用能够将分子中芘这一部分产生的电子局域在共轭聚合物的苯环部分，进而通过分子间π级联通道将光生电子更快地传输到Co(Ⅱ)二联吡啶化合物中。
2) 在目前采用Co(Ⅱ)二联吡啶化合物作为催化剂的CO2光还原反应中，在所有报道过的共轭聚合物中，具有直接相连的网络结构的共轭聚合物分子表现出最高的CO析出活性（高达2247 umol/g/h），表观量子效率超过了3.39%。相比未经修饰的共轭聚合物该工作所报道的已修饰聚合物对于CO2光还原反应的增强程度超出了138倍。
3）研究人员对上述优异光还原CO2性能的深层次原因进行了进一步探究。理论计算和瞬态光谱结果均显示，分子间级联的π-共轭通道大大促进了光生电子向催化剂活性中心的转移。因此该策略通过分子工程成功地解决了定向电子输运过程中的最关键的挑战。
Shengyao Wang et al, Intermolecular cascaded π-conjugation channels for electron delivery powering CO2 photoreduction, Nature Communications, 2020
DOI: 10.1038/s41467-020-14851-7
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14851-7
