在能源需求和环境问题日益严峻的背景下，推进可持续能源转换技术已成为材料科学和能源化学领域的一项关键优先事项。光催化析氢是一种极具前景的方法，通过水分解实现了太阳能到化学能的直接转换。然而，传统光催化体系仍面临诸多固有的限制：光捕获效率较低、电荷载流子复合较快、催化位点定义不明确以及分子级结构控制的不足。因此，提升分子光敏剂与催化单元之间的电荷转移效率，依然是开发先进光催化体系的关键且极具挑战性的目标。

图1. 钼硫簇基超分子Ru@MoS-MBIZ双重光催化示意图

基于此，中国科学院福建物质结构研究所林启普团队和张健团队合作创新性地提出了一种基于静电力限域和晶体学精度的超分子工程策略成功构建了具有空间集成光敏中心和催化中心的钼硫簇基超分子材料Ru@MoS-MBIZ，克服了传统Mo-S簇体系固有的光响应性和功能限制。在该结构中，阳离子光敏剂[Ru(bpy)₃]²⁺通过静电作用和氢键作用被固定在阴离子钼硫簇([Mo₃S₇(MBIZ)₃^-])形成的空腔内，从而实现了光捕获单元和催化单元之间的空间精确耦合。这种原子级精确排列不仅增强了结构稳定性和光吸收能力，而且优化了电子结构和能级排列，促进了高效的电荷分离和定向电荷转移。该集成体系在光催化制氢方面表现出优异的性能，其产氢速率高达 46 mmol g^-1 h^-1，比原始MoS-MBIZ提高了118倍，并超越了大多数贵金属辅助晶体催化剂的性能。更重要的是，这种集成设计实现了前所未有的双重功能：Ru@MoS-MBIZ在可见光照射下对25种不同的（杂）芳烃及生物活性分子均表现出优异的三氟甲基化效率，代表了Mo-S簇基光催化材料在有机光合成领域的首次应用。从均相催化到非均相催化的转变进一步提升了催化剂的循环利用性，克服了分子光敏剂的关键局限。这项工作为太阳能转化中结构-性质-功能的协同整合建立了一种新范式，并为开发高效的多途径催化体系提供了基础性见解。

该研究成果以“Electrostatic Confinement of Photosensitizers within Molybdenum-Sulfur Cluster-Based Supramolecular Matrices for Efficient Dual-Photocatalysis: Hydrogen Evolution and Trifluoromethylation”为题，发表于Journal of the American Chemical Society（DOI:10.1021/jacs.5c15376），论文第一作者为郑会丽博士，通讯作者为张健研究员和林启普研究员。

同时，该团队在金属有机共价-配位团簇材料的设计合成和簇基材料的光刻性能研究中取得了系列进展（Angew. Chem. Int. Ed.,2025,64,e202508220;Angew. Chem. Int. Ed.,2025,64,e202509996;Angew. Chem. Int. Ed.,2025,DOI: 10.1002/anie.202523993,VIP; Adv. Mater.,2025,37,2505734;Adv. Mater.,2025,37,2503756）等。

（林启普课题组 供稿）