光催化是一种利用光能驱动化学反应的过程，其核心在于光催化剂这一关键角色。催化剂的活性位点分布直接影响光催化效率。传统观点认为，二维材料因具有宽阔的基面，能够提供大量反应位点。例如，氮化碳、共价有机框架等二维材料的基面上可通过分子结构设计引入大量活性位点，因此这些材料的基面一直被认为具有催化活性。尽管这些基面具备本征活性，但一个关键点常被忽视，即光生载流子是否能够到达这些反应位点？为了探究这一问题，北京市科学技术研究院资源环境研究所（以下简称“资环所”）张忠国研究员团队与澳大利亚技术科学与工程院院士、昆士兰大学张西旺教授团队合作，首次揭示了有机二维光催化剂中普遍存在的“伪惰性基面”现象，挑战了“基面活性位点均匀分布”的传统假设（图1）。

图1.晶体结构对激子迁移与基面活性的调控机制

图2.材料结构与激子输运特性表征

图3.光沉积法揭示反应位点空间分布

图4.光物理特性揭示nano-KPHI中的激子自陷行为

图5.光催化H₂O₂生成性能及反应路径分析

图6.论文关键信息

该研究阐明了有机二维光催化剂中"伪惰性基面"的形成机制与调控策略，通过维度调控诱导激子自陷，实现基面动态激活，显著提升催化性能，为高效光催化剂设计提供新的见解，对于应对能源短缺、碳中和及污染物治理等难题具有重要意义。该工作以“Self-trapped excitons activate pseudo-inert basal planes of 2D organic semiconductors for improved photocatalysis”为题发表于材料科学领域顶级期刊Advanced Materials（中国科学院期刊分区1区TOP期刊，影响因子27.4）（图6）。资环所与昆士兰大学联合培养的博士生杨金帝为论文的第一作者，张忠国研究员、张西旺教授和昆士兰大学曾祥康博士为论文共同通讯作者。本工作得到了北京市科学技术研究院创新工程项目资助。

（资源环境研究所 文/图）