三重态-三重态能量转移（EnT）是光催化反应非常有效的活化方法，目前许多相关报道通常使用铂族金属复合物作为光敏剂，但是铂族金属复合物分子通常存在价格高和环境危害的缺陷。通过热激活延迟荧光（TADF）是EnT之外另一种具有前景的光催化机理。TADF能够产生非常好的自旋-轨道耦合、系间窜越，并且能够产生较高的三重态分布，但是含有重原子的TADF光催化剂非常罕见。

有鉴于此，不列颠哥伦比亚大学Zachary M. Hudson、百时美施贵宝全球研究与早期开发中心Martins S. Oderinde等合成了含有S原子杂环的咪唑-吩噻嗪（IPTZ），这种分子具有平面结构和较浅的LUMO能级。将其作为受体制备了7种TADF活性光催化剂，光催化剂分子的三重态能量最高达到63.9 kcal mol^-1。

主要内容

（1）

研究发现光催化剂分子的S原子改善自旋-轨道耦合，提高三重态的寿命至3.64 ms，而且由于S原子能够氧化，因此能够调控光催化剂的光物理学性质。

（2）

合成的IPTZ材料能够催化[2+2]环加成、烯烃双硫化、Ni介导C-O/C-N交叉偶联酯化等包括EnT的光催化反应，生成醚化、酯化、氨化反应产物。这种光催化反应性能在多个例子中，比目前工业化水平的TADF光催化剂2CzPN得到更好的效果。

通过详细的光物理学研究和理论计算研究，研究光催化剂的结构-催化活性关系规律，揭示了重原子在设计光催化TADF材料中的重要作用。

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Ryoga Hojo, Katrina Bergmann, Seja A. Elgadi, Don M. Mayder, Megan A. Emmanuel, Martins S. Oderinde*, and Zachary M. Hudson*, Imidazophenothiazine-Based Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials with Ultra-Long-Lived Excited States for Energy Transfer Photocatalysis, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c04132

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04132