光热转换是一种将光能转化为热能的过程，在环境治理、能源开发和医学应用等领域具有重要价值。这一过程高度依赖于具备强光吸收能力和高效光热转换性能的材料。金纳米粒子（AuNCs）凭借其卓越的表面等离子共振（LSPR）特性、宽光谱吸收能力、快速光响应以及高效热产生能力，在太阳能收集、癌症治疗和光催化等领域展现出巨大的应用潜力。然而，由于高表面能引发的团聚效应，AuNCs的性能往往迅速下降，如何精准合成AuNCs并提升其稳定性和光热性能仍是一项重大挑战。 近日，湖南大学何清教授团队在前期超蕃分子笼研究的基础上，设计并开发了一种新型联二萘-噻吩基超蕃分子笼。该分子笼具有准封闭的特点，成功实现了对AuNCs的封装与长期稳定，不仅显著提升了光热转换效率，还在海水淡化领域展现出实际应用价值。这一突破为高性能光热材料的设计提供了新思路。
研究团队首先通过动态共价键化学构建了一种亚胺型超蕃（TBN-Superphane），其设计具有精确的结合位点和空腔尺寸。超蕃内部均匀分布多达36个金属配位位点，包括12个噻吩位点、12个甲氧基位点和12个亚胺位点。通过与金离子配位及原位还原，成功制备出尺寸均一的超蕃金纳米团簇（Au18）包和物（AuNCs）。该团簇包和物在室温下可保持超过5个月的稳定性。该材料在250~2500 nm波长范围内展现出优异的光吸收能力。进一步采用808 nm激光器对其光热性能进行测试，结果表明该固体具备快速的光热响应，仅需3秒即可升温至120°C，并在15秒内稳定于150°C以上（808 nm，0.5 W/cm²）。其表面温度与激光功率呈线性关系，且在20次光热循环后光热转换能力未见衰减，光热转换效率高达92.8%。 在实际应用场景中，该材料被用于海水净化，其太阳能蒸汽效率达到95.1%，表现出卓越的蒸发效率和耐盐性。收集到的冷凝水质符合世界卫生组织（WTO）饮用水标准。 何清教授团队通过超蕃分子笼实现金纳米团簇的封装与稳定，不仅显著提升了其稳定性和光热转换效率，还成功将其应用于海水净化。这一工作为金属纳米团簇的精准制备与长期稳定提供了新策略，同时为清洁能源生产和淡水制备领域的全球性挑战提供了可扩展且可持续的解决方案。 论文信息 Ferritin-Inspired Encapsulation and Stabilization of Gold Nanoclusters for High-Performance Photothermal Conversion Yi Zhang, Juan Zhou, Ke Luo, Dr. Wei Zhou, Dr. Fei Wang, Jialian Li, Prof. Qing He Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202500058
