典型的有机半导体表现出较高的阱态密度（10¹⁶-10¹⁸ cm^-3），为载流子复合提供了大量的中心，从而阻碍了光催化析氢（HER）的发展。

近日，中科院化学研究所林禹泽研究员报道了设计并合成了一个二维(2D)多环光伏分子，命名为TPP，其在Vis-NIR范围内表现出很强的吸收，分子排列有序，电子迁移率增强，陷阱密度得到显著降低。

文章要点

1）TPP的陷阱密度低至10¹⁵ cm^-3左右，比典型的有机光电半导体（10¹⁶ ~ 10¹⁸ cm^-3)低1-3个数量级，甚至低于高性能无机半导体，如TiO₂的10¹⁶ cm-3。

2）将PM6和TPP共混，sodium 2-(3-thienyl) ethyloxybutylsulfonate（TEBS）为表面活性剂制备的BHJ-NPs在可见光近红外（330 ~ 1100 nm, 198 mW cm^-2）下照射10 h，平均HER值达到了72.75 mmol h^-1 g^-1。高于基于典型PM6：Y6的对照NPs（62.67 mmol h^-1 g^-1）。此外，PM6： TPP的平均HER比无机/杂化光催化剂如TiO₂（0.321 mmol h^-1 g^-1）和CH₃NH₃PbI₃（0.057 mmol h^-1 g^-1）高2-3个数量级以上。

这些结果表明，二维多环光电材料有望降低陷阱密度，促进有机半导体光催化制氢的发展。

参考文献

Zhenzhen Zhang, et al, Two-Dimensional-Polycyclic Photovoltaic Molecule with Low Trap Density for High-Performance Photocatalytic Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202114234

https://doi.org/10.1002/anie.202114234