All-inorganic lead-free halide perovskite Cs₃Bi₂I₉ was encapsulated in a zirconium-porphyrin metal–organic framework (MOF-545) to create a S-scheme heterojunction photocatalyst Cs₃Bi₂I₉@MOF-545 for efficient copper-mediated photoinduced atom transfer radical polymerization (photo-ATRP). The close interfacial contact and the disparity in the work function between MOF-545 and Cs₃Bi₂I₉ has been demonstrated to facilitate photoinduced charge transfer at the interface and boost the efficiency of photogenerated charge separation and utilization. The distinctive advantage of S-scheme charge transfer enabled the optimized Cs₃Bi₂I₉@MOF-545 to effectively regulate the Cu-mediated photo-ATRP of diverse monomers under 850 nm near-infrared (NIR) light with good terminal fidelity, even achieving high monomer conversion on the barriers of 5 mm PP board and 4 mm pigskin. In a large reaction volume (250 mL), the monomer conversion reached approximately 99% with a first-order kinetic behavior under 850 nm NIR light, demonstrating potential for industrial applications. High photocatalytic activity was maintained after 10 cycles of use in organic solvent (DMSO) or 6 days of water immersion. Furthermore, it is unveiled that the limited oxygen can enhance trithanolamine (TEOA) oxidation to accelerate Cu-mediated photo-ATRP in heterojunction photocatalysts for the first time. This study offers insights into designing MOF-based photocatalysts to augment Cu-mediated photo-ATRP performance under NIR-light.

中文翻译：

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由封装在金属-有机框架中的无铅卤化物钙钛矿组成的 S 型异质结光催化剂介导的高效氧加速近红外光诱导原子转移自由基聚合


将全无机无铅卤化物钙钛矿 Cs₃Bi₂I₉ 封装在锆-卟啉金属有机框架 （MOF-545） 中，以制备 S 型异质结光催化剂 Cs₃Bi₂I₉@MOF-545，用于高效的铜介导的光诱导原子转移自由基聚合 （photo-ATRP）。MOF-545 和 Cs₃Bi₂I₉ 之间的紧密界面接触和功函数的差异已被证明可以促进界面处的光生电荷转移并提高光生电荷分离和利用的效率。S-scheme 电荷转移的独特优势使优化的 Cs₃Bi₂I₉@MOF-545 能够在 850 nm 近红外 （NIR） 光下有效调节不同单体的 Cu 介导的光 ATRP，具有良好的终端保真度，甚至在 5 mm PP 板和 4 mm 猪皮的屏障上实现了高单体转化率。在大反应体积 （250 mL） 中，单体转化率达到约 99%，在 850 nm NIR 光下具有一级动力学行为，显示出工业应用的潜力。在有机溶剂 （DMSO） 中使用 10 次循环或浸泡水 6 天后，仍保持高光催化活性。此外，研究发现，有限的氧可以增强三乙醇胺 （TEOA） 氧化，从而首次在异质结光催化剂中加速 Cu 介导的光 ATRP。本研究为设计基于 MOF 的光催化剂以增强 Cu 介导的光 ATRP 在 NIR 光下的性能提供了见解。