第一作者：李雪鑫，冀托，高郡陽

通訊作者：陳維超，王新龍 

通訊單位：東北師范大學

研究內容：

全還原態多金屬氧酸鹽具有寬而強的吸收光譜、合適的能級、無與倫比的電子與光化學性質，但迄今為止仍鮮有報道。基于此，作者在水熱條件下成功設計合成了一例純無機全還原態高核鉬簇，Na₈[Mo^V₆₀O₁₄₀(OH)₂₈]?19H₂O，即{Mo^V₆₀}，這是迄今為止報道的罕見的、也是最大的全還原態多酸。{Mo^V₆₀}分子可描述為一個Keggin型{ε-Mo₁₂}被封裝在{Mo₂₄}籠中，從而形成一個雙截角四面體嵌套結構，其窗口進一步被四個三腳架形{Mo₆}單元所覆蓋。{Mo^V₆₀}多酸展現出優異的空氣穩定性、溶劑耐受性以及光敏特性。作為一種穩定廉價且寬光譜吸收的分子光敏劑模型，{Mo^V₆₀}可以與N719染料一起用于構建共敏化光電器件，其最優能量轉換效率比單獨N719染料敏化器件性能提升28%。這項工作可為純無機分子光敏劑的設計和合成帶來新的啟示。

要點一：

作者設計合成一例罕見純無機全還原態高核鉬簇{Mo^V₆₀}。簇合物中雙截角四面體“小對大”嵌套的緊密堆積模式以及多酸中未見報道的平面{Mo₁₅}和截角四面體{Mo₂₄}次級建筑單元的出現，是促使{Mo^V₆₀}團簇形成的主要原因。該化合物具有良好的穩定性和光敏性能，這為其成為分子光敏劑奠定了基礎。

要點二：

作者將{Mo^V₆₀}與TiO₂復合成功地制備出{Mo^V₆₀}/TiO₂復合光陽極，同時探索其與N719染料共敏化太陽能電池的性能。結果表明，{Mo^V₆₀}的引入可以增強光吸收和加速電子傳輸以有效提升能量轉換效率。

 示意圖1ong>. 全還原態多酸分子光敏劑模型。

圖1. (a) {Mo^V₆₀}多面體結構；(b) 平面{Mo₁₅}多面體結構；(c) 三腳架形{Mo₆}多面體結構（綠色）；(d) 截角四面體{Mo₂₄}多面體結構（青色）；(e) {ε-Mo₁₂}（黃色）球堆積圖；(f)和(g) {Mo^V₆₀}結構簡化示意圖。

圖2. (a) {Mo^V₆₀}及其在空氣或有機溶劑中的XRD譜圖；(b) {Mo^V₆₀}的紫外-可見-近紅外吸收光譜，插圖：{Mo^V₆₀}晶體樣品圖；(c) (Ahν)²與hν曲線，插圖：{Mo^V₆₀}的帶隙；(d) {Mo^V₆₀}的Mott-Schottky圖。

圖3. (a) {Mo^V₆₀}/TiO₂復合光陽極的SEM圖像和(b) {Mo^V₆₀}/TiO₂復合材料TEM圖像以及(c)元素分布；(d) 煅燒后的TiO₂和{Mo^V₆₀}/TiO₂復合材料的XRD譜圖；(e)和(f) {Mo^V₆₀}/TiO₂復合材料中Ti和Mo的XPS譜圖；(g) 煅燒后的TiO₂，{Mo^V₆₀}和{Mo^V₆₀}/TiO₂復合材料的拉曼譜圖；(h) {Mo^V₆₀}和{Mo^V₆₀}/TiO₂復合材料的熒光發射光譜；(i) TiO₂和{Mo^V₆₀}/TiO₂復合材料的光電流響應。

圖4. (a) 太陽能電池中TiO₂、{Mo^V₆₀}和N719的能級；(b)基于N719和{Mo^V₆₀}/N719的太陽能電池J-V曲線；(c)基于N719和{Mo^V₆₀}/N719太陽能電池的IPCE；(d)基于N719和{Mo^V₆₀}/N719太陽能電池的OCVD光譜，插圖：相關電子壽命(cell 1：{Mo^V₆₀}/N719共敏化，cell 2：單一N719敏化)。

參考文獻：

Temitope T. Abiola, Benjamin Rioux, Josene M. Toldo, Jimmy Alarcan, Jack M. Woolley, Matthew A. P. Turner, Daniel J. L. Coxon, Mariana Telles do Casal, Cédric Peyrot, Matthieu M. Mention, Wybren J. Buma, Michael N. R. Ashfold, Albert Braeuning, Mario Barbatti, Vasilios G. Stavros and Florent Allais. Chem. Sci., 2021,12, 15239-15252.