紫罗精类化合物是一种具有优异氧化还原特性的阳离子型有机分子。在施加电压或光照条件下，可经历两步可逆的单电子氧化还原并伴随着明显的颜色变化。同时，紫罗精类化合物还能有效参与金属离子的配位，因而其在电致变色、主客体识别、超分子自组装、太阳能转换和储能材料等领域都有着极为广泛的应用。然而其共轭程度较低、能隙过大等问题极大地限制了此类材料在太阳能转化和储能相关光电领域中的应用。
针对上述问题，西安交通大学前沿院何刚教授课题组将硫族元素（S, Se, Te）引入紫罗精骨架中，成功制备了含硫族元素紫罗精小分子衍生物，并将其命名为“Chalcogenoviologens”。研究发现，含硫族元素紫罗精具有以下特性：（1）具有更刚性的骨架；（2）具有多个氧化还原中心，表现出非常丰富的电化学行为；（3）在保持很低LUMO能级的同时，极大地降低了体系的能隙（能隙降低至2.33 eV），其光学吸收红移至可见光区。含硫族元素紫罗精不仅成功应用于电致变色器件，而且在可见光催化析氢反应中也表现出了优异的性能。含硫族元素紫罗精可同时作为光敏剂和电子转移剂，这不仅大大简化了可见光催化析氢反应，而且还大幅提高了可见光催化的效率。以上研究结果以论文形式于发表在国际化学领域权威期刊Angewandte Chemie International Edition （影响因子11.994）上，论文题目为“Narrow Band Gap Chalcogenoviologens for Electrochromism and Visible-Light-Driven Hydrogen Evolution”。前沿院博士生李国平为本论文第一作者，西安交通大学前沿院为本文唯一通讯作者单位。这也是何刚教授课题组在含硫族元素杂环芳烃领域继2017年（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 15334-15338）之后的又一重要突破。
该项研究工作得到了国家自然科学基金(21401148)、唐仲英基金会以及西安交通大学启动基金和西交大分析测试共享中心的支持。
