晶格应变工程是当前调控材料电子结构、优化催化性能的重要技术手段。适度的晶格应变可改变原子间键长、键角及轨道重叠方式，进而调控材料能带结构、载流子运输行为以及表面反应能垒，为提升催化性能提供有效途径。目前大多数应变调控方法依赖于界面失配、外延生长、缺陷诱导等方式，普遍存在应变幅度有限、调控精度不足等问题。高压可直接作用于晶体晶格，是调控晶体结构最有效的方法之一；然而多数半导体材料在高压条件下易出现结构坍塌或非晶化，高压诱导形成的优异电子结构也难以在卸压后稳定保留。因此，如何将高压诱导产生的晶格应变稳定保留，是高压材料科学与半导体催化领的关键科学难题。

针对上述挑战，于吉红院士团队联合吉林大学物理学院包括教授等提出了一种高压辅助晶格应变工程(High-pressure-assisted lattice-strain engineering)新策略，以Silicalite-1(S-1)分子筛作为刚性纳米限域载体，将CsPbBr₃钙钛矿纳米晶封装于分子筛孔道内部，借助高压对钙钛矿晶格结构实现精准调控。分子筛刚性骨架既可有效传递外部压力，又可充当纳米尺度的“压力调控器”，均匀缓冲外界应力，抑制钙钛矿在高压下发生结构坍塌，使压力诱导形成的晶格应变在卸压后得以稳定保留，从而获得传统方法难以实现的稳定应变态半导体材料(图1)。

实验结果表明，分子筛限域效应显著提高了钙钛矿纳米晶的高压稳定性。普通CsPbBr₃晶体在约2.5 GPa时便发生明显结构坍塌，而限域于S-1分子筛中的CsPbBr₃纳米晶能够在约10.7 GPa下仍保持良好的发光性能，耐压能力提高约四倍，充分证明分子筛骨架对钙钛矿高压结构的稳定与保护作用。

图1.高压辅助晶格应变工程构筑分子筛限域钙钛矿光催化剂示意图

在可见光驱动光催化析氢测试中，经过约3 GPa高压处理的CsPbBr₃@S-1复合材料表现出最佳催化性能，析氢速率达到1587 μmol g^-1，约为未经高压处理样品的3-4倍。同时，催化活性随压力变化呈现典型的“火山型”规律，即适度晶格应变能够实现最佳催化性能，而过低或过高的压力都会导致催化活性下降。这一结果首次建立了晶格应变与光催化析氢性能之间直接的构效关系，为半导体光催化材料的精准设计提供了重要理论支撑。

本研究创新性融合高压调控技术与分子筛纳米限域效应，将高压从传统的极端实验条件转化为一种新颖的材料改性制备策略，为高性能光催化材料的开发提供全新思路。同时，该工作也为高压科学、分子筛材料、钙钛矿半导体以及光催化等多个研究领域的交叉融合提供了新的研究思路，对发展新型功能材料具有重要的科学意义。

研究成果以“Pressure-Induced Lattice Strain Boosting Photocatalytic Hydrogen Evolution with Zeolite-Confined Perovskite Catalysts”为题发表于CCS Chemistry上。四虎影视 博士研究生高士钦、物理学院博士研究生夏闻悦为论文共同第一作者，四虎影视 于吉红院士、未来科学国际合作联合实验室王博伦副教授、物理学院包括教授和天津工业大学梅东海教授为论文共同通讯作者。

全文链接：//www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.026.202607929.