近日，我校石油化工学院毕研峰教授团队在《National Science Reviews》发表了题为“Negatively charged cavity engineering in metal-organic clusters for efficient photocatalytic C–P coupling”的研究论文。石油化工学院2023级硕士生毛东骜为论文第一作者，我校毕研峰教授和王贺教授，华南师范大学兰亚乾教授和刘江教授为共同通讯作者，辽宁石油化工大学为第一通讯单位。辽宁石油化工大学李维杨博士和陈宝宽教授同时参与了此项工作。

光催化交叉脱氢C–P偶联是一种极具应用前景、环境友好的重要膦类化合物合成方法。开发可调控活性中间体生成与释放的高效光催化剂，对提升目标产物的反应效率与选择性至关重要并极具挑战性。本研究设计并规模化合成了一类原子级结构精确的Co₄簇光催化剂，其具备结构明确的负电空腔，可在一锅连续C–P偶联反应中高效稳定阳离子中间体。该结构独特的Co₄簇可通过分子氧（O₂）的光热催化氧化，实现羟基化N-芳基四氢异喹啉（N-芳基THIQ）的均相合成，产物产率高达99%。这些羟基化产物可作为活性亚胺阳离子中间体的稳定储库，在无光条件下促进等摩尔底物的非均相亲核取代反应，最终得到THIQ膦类衍生物，优化后产率超过95%。该光催化策略中，可通过重结晶实现Co₄簇的定量回收，经循环反应可完成10克级以上产物的制备。结合Co₄单元与中间体产物的共晶结构、紫外-可见滴定、X-射线光电子能谱、电子顺磁共振表征实验结果，以及密度泛函理论计算，证实Co₄簇中的负电空腔可通过静电作用与π-共轭作用调控活性物种，进而推动羟基化与亲核取代反应的进行。该研究通过在金属-有机团簇结构中构建开放负电空腔催化微环境，首次实现了利用同一种催化剂高效完成光催化与光驱动热催化协同的C–P键偶联反应。该研究为设计制备具有光热协同功能的催化剂并应用于有机化学品合成提供了“活性位点”新思路。

Beyond photosensitizer–catalyst duo: A self-sufficient atomically precise metal-organic cluster with built-in negatively charged open cavity serving as a cationic intermediates reservoir efficiently promoted C-P coupling in the one-pot sequential reaction.

我校石油化工学院毕研峰研究团队长期从事功能配位团簇相关材料的设计合成以及催化有机化学品高附加值合成等研究工作，团队2026年已在National Science Reviews, Chemical Society Review, Coordination Chemistry Reviews, Chinese Chemical Letters, Inorganic Chemistry, Nano Research,, ACS Applied Materials & Interfaces等期刊上发表了系列相关成果。相关研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划，省教育厅和科技厅科学研究基金等项目的资助。该成果即是研究团队在金属纳米团簇、光热转换及其多样化应用研究的又一新的突破，也是辽宁石油化工大学石油化工学院进一步深化院校合作、推动交叉学科发展、培养高水平科研团队的体现。

论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag467

《National Science Review》（国家科学评论，NSR）是由中国科学院主管、科学出版社主办的我国首个综合性英文学术期刊，致力于展示中国及全球重大科研成果。（撰稿人：李维杨 核稿人：秦玉才 审稿人：潘一）