台湾大学凝态科学研究中心和高分子科学与工程研究所王立义教授团队在ChemSusChem期刊发表新型碳六十衍生物，作为光驱动二氧化碳还原反应的高稳定性有机单分子催化剂。

利用太阳光将二氧化碳转化为高经济价值的碳系燃料，不仅能降低大气中的二氧化碳浓度、减缓温室效应，还能产生人类生存所需的能量，因而近年来备受重视。然而，二氧化碳在自然界中极为稳定，需要使用适当的催化剂才能驱动它的光化学反应。目前开发的光催化剂大都为无机材料，相对地，有机材料具有结构多样性、高光吸收系数、易调整性能阶等优点。

台湾大学凝态科学研究中心暨高分子科学与工程研究所王立义教授团队，在碳六十笼体上化学接枝发色团，形成碳六十-发色团二元体分子，并使用为二氧化碳光还原反应中的催化剂，发现在少量水的存在下，可有效还原二氧化碳为一氧化碳，毋须添加任何牺牲剂或共催化剂，而且，产物选择性高达100%。特殊的非共轭二元体结构，不仅大幅提升分子催化剂的吸光范围与能力，并能利用分子内的电子转移效应，有效将激子分解为电子与电洞，有利于驱动光化学反应。同位素质谱实验证实，一氧化碳确实为光还原反应的产物，另外，三个不同分子量（32、34和36克/莫尔）的氧气信号则进一步证明，碳六十-发色团二元体的阳离子能藉由氧化水而获得再生，并同时产出氧气。这一碳六十衍生物能溶解于一般有机溶剂中，大幅简化催化剂的制备、纯化与回收流程。更重要地，它拥有非常优异的稳定性，在长达七天的连续照光反应中，仍能维持相近的催化活性。本研究为开发无金属有机单分子光催化剂，提供了一条崭新的分子设计路径。 

论文信息：

Chromatic Fulleropyrrolidine as Long-Lived Metal-Free Catalyst for CO₂ Photoreduction Reaction

Shih-Hao Wang, Dr. Rathinam Raja, Dr. Chuen-Yo Hsiow, Farheen Khurshid, Dr. Hau-Ren Yang, Prof. Po-Wen Chung, Prof. Yu-Ying Lai, Prof. Ru-Jong Jeng, Prof. Leeyih Wang

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202102476