近日，我校化学与化工学院张献明教授团队在超分子杂化玻璃研究领域取得重要进展。相关成果以“Broad Optical Absorption and Photochromism in a Metal-Tripyridinium Cage Glass via Acid Perturbation for Efficient Photothermo-Electric Synergistic Conversion”为题，发表于化学领域国际知名期刊 Angewandte Chemie International Edition。我校博士生李康菁为论文第一作者，李士利教授与张献明教授为通讯作者，山西师范大学为第一完成单位。北京师范大学闫东鹏教授在成果产出过程中给予重要支持。该研究得到国家自然科学基金等项目资助。

太阳能热电发电技术可通过光热转换与热电效应将太阳能转化为电能，是清洁能源利用的重要方向。针对传统光热材料普遍存在的光响应范围窄、制备成本较高、转换效率有限等问题，研究团队通过酸扰动策略，设计合成了一种高稳定性金属-三吡啶鎓基光致变色杂化玻璃。利用三吡啶鎓基配体的刚性中心与柔性亚甲基结构单元，自组装形成独特的配位超分子笼。在玻璃化转变过程中，该配位超分子笼的畸变能够有效稳定光生自由基、优化电荷转移过程，并将材料光吸收范围拓展至超过2000 nm，为实现高效宽光谱光热转换提供了重要材料基础。

该配位超分子笼玻璃材料在808 nm和1060 nm近红外激光照射下的光热转换效率分别达到89.8% ± 1.0%和93.1% ± 1.2%；在1060 nm、0.6 W cm⁻²激光照射条件下，材料表面温度可在180 s内升至97.8 ℃，并在循环测试中表现出良好稳定性。激发态动力学计算结果表明，其高效光热转换主要源于玻璃态无序结构诱导的激发态特征转变，即由配体-配体电荷转移向金属-配体电荷转移转变，从而降低能隙、增强非辐射跃迁并抑制辐射衰减，促进光能向热能的高效转化。将该材料与热电模块集成，构筑了光-热-电协同转换系统，在8 sun光照条件下可产生2.53 V输出电压，并实现点亮多色LED和驱动双风扇，展现出其在太阳能捕获、离网供能及智能光热响应器件等领域的应用潜力。该工作为热稳定有机自由基光热材料的设计及高效太阳能光热电转换研究提供了新思路。全文链接：https://doi.org/10.1002/anie.3141713

图1. 金属-三吡啶鎓基超分子杂化玻璃的构筑、光响应行为、光热转换机制及光-热-电协同应用示意图。