有机化学专业的老师和同学们对联硼化合物可谓再熟悉不过了。它是一类具有硼硼键（X₂B–BX₂）的有机硼化试剂，广泛用于有机底物的硼化反应。有机硼化合物非常重要，相关的人名反应有Suzuki偶联和Miyaura硼化等。有机联硼化合物一直在有机合成领域大显身手，不过今天要介绍的，却是有机联硼化合物“跨界”到能源转换方面的新应用。

图1. 几种常见的、商业可得的联硼化合物

半导体氧化物材料，如二氧化钛（TiO₂）、氧化锌（ZnO）、氧化锡（SnO₂）等，广泛应用于能源转换、光催化、环境保护等领域。但这类材料有一个共同的不足，就是普遍带隙很大，例如TiO₂的带隙有3.2 eV，特征吸收在紫外区。一直以来，人们为了在利用太阳能的过程中充分吸收可见光、红外光、微波等更广泛的能量，发展了一系列方法对TiO₂材料进行改性。其中比较有效的一种方法是制备还原态TiO₂，形成Ti³⁺掺杂的改性材料。由于Ti³⁺是蓝色的，因此可以拓展TiO₂材料的可见光吸收。目前Ti³⁺自掺杂的方法主要包括热还原法和光还原法。这些方法需要加入还原剂，在高温或者紫外光照的条件下，形成可见光活性的Ti³⁺中心。前者反应条件苛刻；后者需要在厌氧条件下完成，一旦暴露在空气中，Ti³⁺随即被氧化回Ti⁴⁺。这些方法的局限性，限制了以TiO₂为代表的无机半导体氧化物的进一步广泛应用。

另一方面，由于含有硼硼键，有机联硼化合物具有还原性。北京大学王剑波课题组（Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 1846-1849）、南京大学黎书华课题组（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 5985-5989）和清华大学焦雷课题组（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 607-610; Chem. Sci., 2018, 9, 2711-2722）等的研究成果表明，联硼化合物受到含氧或氮亲核试剂的进攻后得到的Lewis酸碱加合物，具有较强的给电子倾向和能力。受这些研究的启发，近日北京大学工学院能源与资源工程系莫凡洋（点击查看介绍）课题组，创新性地将以上两个研究领域进行交叉与结合，采用有机联硼化合物对无机半导体氧化物材料进行改性，取得了一系列突破性成果。

课题最初的设想是，既然联硼化合物与亲核试剂结合会得到电子给体，而半导体氧化物材料表面存在大量的桥氧或羟基，是否可以用桥氧作为Lewis碱与联硼化合物结合，通过界面处分子轨道之间的相互作用，原位得到电子给体，将电子注入到邻位的金属中心，重构界面电子结构，从而产生可见光活性位点。

图2. TiO₂纳米颗粒表面吸附联硼分子产生Ti³⁺可见光活性中心示意图