天津师范大学智能分子交叉科学研究院李斌副研究员在大环共晶大环共晶光热转换材料研究中取得进展。相关成果以“Ternary Inclusion Co-crystals for Efficient Photothermal Conversion and Solar-Driven Water Evaporation”为题，于2025年4月29日在线发表于Advanced Science杂志上。

图1包合共晶工程策略构筑高效光热转换材料用于太阳能驱动的水蒸发

有机光热材料能将吸收的太阳光通过非辐射跃迁途径转换成热能，在清洁能源、催化转化和疾病治疗等领域具有广泛应用前景。目前，常用的有机近红外光热材料主要包括基于小分子染料（吲哚菁绿、卟啉等）的纳米粒子、超分子组装体、有机共轭聚合物（聚苯胺、聚吡咯等）以及多孔聚合物等。尽管该类材料表现出较高的光热转换效率，但复杂的结构设计和繁琐的合成步骤制约了其在有机光热材料领域的实际应用。共晶工程可调节供-受体（D-A）之间的电荷转移强度，有利于减小分子间HOMO-LUMO能隙，实现近红外波段吸收和增强光捕获能力，为制备有机光热材料提供了一个简单高效的平台。然而，由于小分子D-A复合物之间非共价作用较弱（间距较大），导致目前有机共晶光热转换效率普遍不高。

基于此，该团队提出“包合共晶工程”的研究策略，即利用富电性骨架大环对缺电性客体的包合作用，通过分子间多重氢键协同作用提升D-A键合强度，有利于电荷转移过程，进而促进非辐射途径。研究团队设计合成了一种萘基Trӧger’s碱骨架的刚性分子盒为供体，缺电性的7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷（TCNQ）为受体，通过共组装得到一种黑色的共晶，单晶结构表明，大环与TCNQ通过多重C–H‧‧‧π/N与π‧‧‧π协同作用形成1:2的三元包合共晶结构，紫外光谱表明由于分子间强的CT作用使得包合共晶在200–1200 nm表现出较宽的近红外吸收，证明了其作为光热转换材料的潜力。

进一步研究了包合共晶材料的光热转换性能，在808nm 0.7 W cm^–2激光照射下，共晶温度在80s内能够迅速升高到160°C，说明其优异的光热转换性能，通过降温曲线测得材料的光热效率高达94.3%。作者而将共晶材料与多孔聚氨酯泡沫相结合，构筑了一种太阳能驱动的界面水蒸发器，并尝试其在海水淡化方面的潜在应用。结果表明，该复合材料在模拟的1个太阳光照射下水蒸发效率高达93.8%，蒸发速率为1.746 kg m^‒2 h ^{‒ 1} ，达到光热水蒸发材料的前沿水平，该复合物材料具有良好的抗盐性和耐受性，处理后的海水水质能达到WHO饮用水的标准。

天津师范大学化学学院硕士研究生王若彤和天津大学分子聚集态科学研究院硕士研究生苏易为共同第一作者，天津师范大学智能分子交叉科学研究院李斌副研究员、李春举教授以及天津大学分子聚集态科学研究院张小涛教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（22201213）、天津市自然科学基金（23JCZDJC00660, 23JCQNJC01020）支持。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202500050。