近日，我校基础与前沿研究院董帆教授团队在国际顶刊《Journal of the American Chemical Society》（JACS）上发表了题为“Smart Charge Buffer-Modulated Multitime Scale Chemistry for Photocatalysis”的研究论文。基础与前沿研究院董帆教授和资源与环境学院盛剑平教授为论文通讯作者，基础与前沿研究院2024级博士生杜晨宇为论文第一作者，基础与前沿研究院为论文第一单位。
光催化反应中，超快激发态动力学与相对缓慢的界面反应之间长期存在时间尺度失配，这严重制约了光生载流子的有效利用与整体反应效率。针对这一难题，团队提出了一种自适应调节的“时间尺度协同”策略，将配体分子（FcCHO）作为智能电荷缓冲介质，引入与其能级匹配的光催化体系。该电荷缓冲介质能够在皮秒尺度快速捕获光生电子，并在秒尺度将电子可控释放至反应界面，持续驱动二氧化碳还原反应。通过原位飞秒瞬态吸收光谱、原位红外光谱等先进表征技术，研究证实FcCHO通过光致偶极矩变化可在电子受体和电子供体状态之间可逆切换，实现光生电荷的快速储存与按需释放。该机制使激子结合能降低39.0%，电子-空穴复合率降低62.8%，显著提升了光生载流子的分离和利用效率。此外，该创新策略具备良好的拓展性，为解决超快电荷动力学与缓慢界面催化反应之间的固有矛盾提供了具有普适性的设计思路。
智能电荷缓冲介质调控的多尺度激发态动力学示意图
论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c11129
董帆教授领衔的电子科技大学碳中和与环境能源新技术研究中心，围绕国家 “双碳” 战略与生态文明建设重大需求，聚焦环境治理、能源转化利用、智能环境感知、人工智能赋能环境能源等前沿研究方向开展攻关。该中心是四川省智能环境与传感系统创新群体，承担国家自然科学基金项目40余项。已在PNAS、JACS、Chemical Reviews、Chem、Nature Communications、Angewandte Chemie、Energy & Environmental Science、Environmental Science & Technology、Advanced Energy Materials等国际高水平学术期刊发表论文100余篇。
杜晨宇，电子科技大学基础与前沿研究院2024级博士研究生，师从董帆教授。研究方向为环境能源催化。在PNAS、JACS、ACS Nano、Sci. China Chem.、Chin. J. Catal.等国内外高水平期刊发表代表性论文5篇；申请国家发明专利3项（授权1项）。曾获第十届唐孝炎环境科学创新奖学金一等奖、ACS美国化学会年会优秀报告奖、“双碳”创新与创意大赛全国一等奖等荣誉奖项；入选“2025年度中国科协青年科技人才培养工程博士生专项计划”，主持国家自然科学基金青年学生基础研究项目（博士研究生）。
