近日，精细化工重点实验室段春迎教授团队在金属有机多面体配合物模拟酶光催化研究取得创新性进展，通过配位组装合成具有限域空腔的金属有机八面体结构，实现了高效率光催化H2S分解为H2和单质S的全分解反应。研究成果发表于Angew. Chem. Int. Ed，2017, 56, 11759-11763.
硫化氢一种无色有害气体，能在空气中燃烧，对人类有剧毒，对金属设备有腐蚀性。实现硫化氢气体的转化与资源化具有重要的研究价值。利用太阳能等可再生能源通过光催化实现硫化氢分解为氢气和单质硫是最为理想的策略。在硫化氢分解系列研究中，分解产物多倾向产生Sn2-，而不是单质硫，影响体系的分解效率和产物的进一步利用。段春迎团队聚焦于通过金属有机多面体配合物的空腔内部的限域效应对反应体系的催化效率和反应产物进行定向调控。通过体系的限域效应模拟生物酶的主客体催化过程实现高效的催化体系。在限域金属有机笼状结构光催化分解水研究的基础上（J. Am. Chem. Soc.,2015,137, 3967.；Chem. Eur. J. 2016, 22, 18107），通过三臂双齿的刚性配体与四配位的镍组装新型的金属有机八面体结构。八面体的限域空腔能够实现对光敏剂的主客体包和，在包和的超分子体系中通入硫化氢气体在氙灯照射下，体系催化产生氢气，催化剂光催化转化的效率达到了2600。也就是说1mmol的催化剂能够分解约60L的硫化氢气体。同时反应后的体系中还可以进一步得到硫单质。产物为具有应用价值的氢气和单质硫，实现了硫化氢的绿色转化。对光催化过程进一步研究证实，在这个超分子体系光催化过程中，在八面体空腔内部催化分解硫化氢产生氢气，在空腔外部是S2-被氧化为单质硫的过程。硫化氢作为与水相似的模拟物。模拟了光催化水分解的氧化、还原过程，实现了在限域空腔对同一反应体系氧化和还原反应的串联。同时，为模拟光合作用H2O的全分解提供新的思路。
此外，值得特别提出的是此催化反应过程是气液固三相体系，在光催化反应后，氢气以气体的形式收集，产生的单质硫可以通过过滤收集，从而可以作为一个化工过程来连续的光催化硫化氢生成氢气和硫单质，表现出良好的工业化应用优势。
上述研究工作得到了国家自然科学基金委基金、以及教育部博士后基金的资助。