設計高效且多功能的光催化劑提供啟示，並有助於推動此類催化過程的應用。

類似於自然光合作用將二氧化碳（CO2）轉化為碳水化合物的過程，基於 CO2的太陽能燃料生成和有機光氧化還原轉化等人工光合作用過程同樣需要可見光的促進。而相關的光催化劑（PCs）主要透過吸收高能量可見光子的激發。為了更有效地利用太陽能來推動不同化學反應，開發能夠吸收紅光/近紅外光的分子 PCs 是當中理想的方向。與此同時，關於光子能量對 PCs的激發態性質以及產物選擇性的影響尚未有充分理解。雖然近期已有通過使用不同的PCs探索了紅光驅動的CO2還原和有機氧化還原反應的例子，但類似的近紅外光促進的催化反應仍然較為少見。在最近報導中, 以近紅外光促進的光還原反應主要是通過使用感光劑-湮滅劑對來實現，亦有通過它們的三重態-三重態湮滅上轉換（TTA-PUC）的能量轉移過程去激發能吸收可見光的光還原催化劑促進反應。然而，這種 TTA-PUC 催化過程相對較複雜，通常具有較低的上轉換效率和較小的反斯托克斯位移。此外, 這類過程與氧氣的不兼容性也嚴重限制了實際應用。為了避免上述缺點，通過紅光和近紅外光的雙光子吸收（TPA）來驅動的光氧化還原催化反應在近期亦成為相關研究的焦點。 

本項目提出一系列以異腈配體為基礎的雙核配位釕配合物作為新類型的功能一體化的 PCs，以用於紅光/近紅外光促進的 CO2還原和具波長選擇性的光氧化還原反應。項目中所提的光催化劑設計不僅可以抑制它們的非生產性鬆弛途徑，還可以通過 TPA-PUC 實現相關的替代激發途徑和催化活性。我們將探討項目中的PCs對CO2還原和原子轉移反應的活性，並將通過電化學和光化學方法以及DFT理論計算等研究相關PCs的光物理性質、激發態以及包括波長選擇性和反應途徑在內等催化性能。我們在初步的研究中合成了一系列包含翻轉的環金屬配體 (即6,6’雙(苯並咪唑基)-2,2’-聯吡啶及其衍生物）的雙核釕異腈配合物。當這些配合物分別受到可見光和近紅外光激發時，它們呈現相同的長壽命的發光激發態。此外, 這些雙核 PCs 還能促進紅還原以及胺和炔烴的有氧全氟烷基化反應。在相關的有氧全氟烷基化光/近紅外光驅動的 CO2反應中, 這些 PCs 能在不同的激發波長（紅光和近紅外光）下選擇性地形成不同的產物。我們提出的研究將為設計高效且多功能的光催化劑提供啟示，並有助於推動此類催化過程的應用。