由于其环境友好性和高效性，光催化在过去的几十年中逐步发展成为一种通过廉价易得的原料来构筑具有附加值产品的有效手段。在这个领域中，选择性光催化能够精确控制反应并减少废物生成，具有更好的实用性。一系列诸如金属氧化物、量子点、金属有机框架以及贵金属纳米粒子都被发展用于光催化反应。其中，金属笼由于其良好的光吸收性能、可调节的化学结构以及主客体化学，能够增强能量和电子传递效率，因此是一种具有前景的光催化剂。然而，通过模拟酶的活性位点和底物结合空腔来同时实现催化反应的高效性和选择性是一个重要的挑战。

针对这一问题，西安交通大学材料学院张明明教授课题组通过配位自组装，构筑了一类基于卟啉的多组分金属笼，并通过金属笼的主客体性质来调控活性氧物种的产生，实现了对苯甲醇的选择性光催化氧化。作者研究发现，在405nm光激发下，金属笼(6)能够有效地通过激发态能量转移的方式生成单线态氧(¹O₂)。然而，当金属笼(6)与C₇₀结合形成主客体配合物(6⊃C₇₀)后，电子转移途径被打开，从而促进了超氧阴离子自由基(O₂^·−)的产生，同时生成¹O₂与O₂^·−。接着，在配合物6⊃C₇₀中引入4‘4-联吡啶(BPY)时，可以与金属笼配位形成稳定性更高的配合物(6⊃BPY)，将C₇₀从空腔中挤出去，恢复高效的¹O₂产生能力。接下来作者对苯甲醇光催化反应进行了探究。结果表明，配合物6和6⊃BPY可以有效的将苯甲醇氧化为苯甲醛，而配合物6⊃C₇₀则可以将其氧化为苯甲酸，该类反应的产率与选择性都可以达到90%以上。本研究不仅展示了一种可调控的基于金属笼状化合物的主客体识别模式，还探讨了其在选择性光催化中调节活性氧(ROS)生成的潜力。

近日，该研究成果以《卟啉金属笼主客体化学调控活性氧的生成用于选择性光催化》（Guest-Regulated Generation of Reactive Oxygen Species from Porphyrin-Based Multicomponent Metallacages for Selective Photocatalysis）为题发表在国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该论文第一作者为西安交大材料学院博士生高科、硕士生程颖与张泽远副教授，通讯作者为西安交大材料学院张明明教授、张泽远副教授与尚晓博副教授。西安交大金属材料强度国家重点实验室是论文第一通讯单位。

该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省科技创新团队以及中央高校基本科研业务费等项目的资助。论文的表征及测试得到了深圳大学国晨星博士，西安交通大学分析测试共享中心、材料学院和化学学院分析测试中心的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202319488

课题组网站：http://gr.xjtu.edu.cn/web/mingming.zhang