协同催化是合成化学领域的一种重要催化模式。很多化学反应涉及底物的同步活化、多步转化以及不同催化位点之间的能量、电子和物质的传递过程，需要多个催化剂通过协作来实现。然而，在传统的均相催化体系，不同催化剂之间的协同耦合由于受到溶剂的阻隔导致效率有限。因此，发展负载型异相催化体系实现高效的协同耦合具有重要的理论意义以及潜在的实用价值。

近日，中国合肥工业大学朱元元课题组与美国芝加哥大学林文斌教授合作，通过官能化乙烯基单体的自由基聚合制备了基于光敏单元5,10-二芳基二氢吩嗪（DADHP）的多孔有机聚合物（POPs），用于催化生成碳氮键和碳膦键的光催化交叉偶联反应（图1）。作者合成了M1均聚的POP催化剂POP1以及M1与M2共聚的POP2，并配位Ni²⁺离子，获得催化剂POP2-Ni。

作者综合使用了包括固体核磁（¹³C NMR）、X-射线光电子能谱（XPS）、氮气等温吸附（BET）、热重分析（TGA）和扫描电子显微技术（SEM）等谱学手段对合成POPs的结构进行表征，验证其具有多孔结构以及POP2-Ni中联吡啶单元成功配位了Ni²⁺离子（图2）。

该类POPs的光学性质通过固态漫反射吸收光谱、稳态和瞬态发射光谱进行了系统的研究（图3a-3f）。通过与单体以及对照均相催化剂的比较，我们发现（1）POPs的吸收较之小分子显著变宽，表现出对可见光更有效的吸收；（2）镍盐的加入对POPs的发射有明显的淬灭作用，说明二氢吩嗪生色团与金属位点之间存在有效的能量/电子转移作用；（3）与小分子对照相比，POPs中生色团的荧光寿命显著增强。这些特点说明该类POPs具有成为光催化剂的潜力。二氢吩嗪单元与Ni²⁺单元之间的单电子转移能力通过循环伏安测试得到了进一步的证明（图3h）。

该类POP催化剂在催化可见光诱导的碳杂键交叉偶联表现出优异的催化能力。其中POP1 + NiCl₂成功催化了广谱的C-N键生成反应，其催化活性是对照均相催化剂的30倍（图4a）。POP2-Ni可以高效实现广谱的C-P键生成反应，然而由于该类反应的溶剂仅限于甲醇，对照均相催化剂无法溶解于甲醇，从而无法催化反应（图4b）。此外POP催化剂在反应结束后通过简单离心分离回收，并在循环多次后仍保持高的催化活性。

本工作表明，通过对催化剂结构的理性设计，以有机光敏单元构筑的POP催化剂可以作为一个优异的催化平台实现一系列光驱动的有机转化，为设计具有工业应用前景的异相催化剂提供了新的思路。