自组装是构筑有序多孔材料的有效策略，但现有体系多局限于对称孔结构，在单一微粒中构建“多孔外壳+致密内层”的不对称壁聚合物胶囊仍十分困难；同时，前驱体结构与最终形貌之间的关联也缺乏深入理解。

  聚集诱导发光（AIE）材料因其独特的“聚集发光增强”特性，可通过荧光信号报告分子聚集与运动受限程度，为监测自组装过程提供了理想工具。然而，多数 AIEgen具有疏水性，难以直接用于水相表面活性剂模板组装体系，更不用说同时作为可交联构建块参与多孔聚合物骨架的原位构筑。

图1 AIEgen 概念、分子设计与不对称壁纳米多孔聚合物胶囊（ANPC）构建示意图。

  近期，香港科技大学、香港中文大学（深圳）唐本忠院士联合香港城市大学叶汝全团队报道了一种水溶性铵功能化AIEgen，并将其与 Pluronic F127 在油/水乳液中共组装，成功制备了不对称壁纳米多孔聚合物胶囊（ANPC）（图1）。

  2026年9月15日，该工作以“Asymmetric-Wall Nanoporous Polymer Capsules via AIEgen-Assisted Assembly as High-Performance Electrocatalytic Carriers”为题发表在《Advanced Materials》2026 上（Advanced Materials 2026, DOI: 10.1002/adma.75033）。文章共同第一作者为香港科技大学贺国康博士、欧新文博士与香港城市大学苏建军博士。通讯作者为香港城市大学叶汝全教授、香港科技大学林荣业教授，以及香港中文大学（深圳）及香港科技大学唐本忠院士。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

  该胶囊具有介孔外壳（孔径约 12 nm）和致密内层，壁厚约 50 nm，BET 比表面积达 123.36 m² g^-1。AIEgen在该体系中扮演“双功能”角色：其荧光信号可实时报告分子聚集状态，其铵基则提供水溶性、氢键作用和交联位点。

  研究团队通过荧光监测、前驱体结构对比、电子显微镜、单晶 X 射线衍射和分子动力学模拟，系统揭示了 ANPC 的形成机制（图2-7）。结果表明，乙醇作为不良溶剂驱动 AIEgen 预组织，TMB 油相既作为溶胀剂参与成孔，又提供乳液界面引导不对称空心胶囊形成，F127 则稳定组装界面。三种铵功能化 AIEgen 的形貌调控能力依次为：TPB-N+Cl- 形成 ANPC；TPE-N+Cl- 形成常规介孔纳米球；TPA-N+Cl- 仅形成无孔固体纳米颗粒。晶体学分析显示，TPB-N+Cl- 具有更强的 AIEgen-AIEgen 和 AIEgen-乙醇非共价相互作用；MD 模拟进一步表明，TPB-N+Cl- 与 F127 的结合数最高、氢键最多、相互作用能最强，且对分子内运动的限制最显著。

  得益于空心腔、薄纳米多孔外壳和高孔密度，ANPC 可显著促进传质并暴露更多催化位点。研究团队将钴酞菁（CoPc）负载于五种化学组成相同但形貌不同的聚合物载体上，在 pH 1、3 M KCl 酸性电解液中进行 CO₂ 电还原测试。结果表明，CoPc/ANPC 在 -1.3 V vs. RHE 下甲醇法拉第效率（FE_MeOH）达到 44.2%，同时获得最高甲醇部分电流密度，明显优于非多孔块体（6.8%）、非多孔胶囊（14.8%）、介孔纳米球（17.5%）和稀疏多孔胶囊（28.5%）。其表面活性 Co 位点密度为 4.35×10^-9 mol cm^-2，约为非多孔块体的 4.1 倍。该结果证明，空腔必须与壳层渗透性耦合才能有效提升催化性能，而外壳孔密度则直接决定传质动力学（图8）。

图2 AIEgen 前驱体光物理表征：TPB-N+Cl-、TPE-N+Cl-、TPA-N+Cl- 的化学结构、荧光光谱及相对荧光强度随乙醇体积分数的变化。

图3不同溶剂体系中 AIEgen 分子聚集行为的荧光可视化与机制。

图4 ANPC 的构建与结构表征

图5 通过乙醇含量调控 AIEgen 组装行为与多孔形貌。

图6 AIEgen 前驱体的晶体学分析

图7 分子动力学模拟揭示 AIEgen 与 F127 的相互作用

图8 酸性介质中电催化 CO? 还原性能

  研究团队认为，该工作不仅发展了一种构筑复杂不对称壁多孔聚合物材料的新策略，更揭示了前驱体设计、分子间相互作用与多孔形貌之间的构效关系。对于 AIE 领域而言，AIEgen 不再仅是荧光探针，而是可作为可交联构建块参与有序多孔聚合物材料构筑；对于多孔聚合物与电催化领域，该不对称壁纳米多孔胶囊为提升酸性 CO₂ 电还原制甲醇性能提供了新平台，也为理性设计下一代高性能催化载体提供了重要思路。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.75033

导师介绍

  唐本忠，中国科学院院士、亚太材料科学院院士、发展中国家世界科学院院士、国际生物材料科学与工程学会联合会会士、英国皇家化学会会士、中国化学会会士。是原创性成果—— 聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）概念的提出者和 AIE 研究的引领者。于 1982 年获华南理工大学学士学位，1988 年获日本京都大学博士学位。曾任日本 NEOS 公司中央研究所高级研究员、加拿大多伦多大学博士后研究。1994–2021年在香港科技大学工作。2021 年入职香港中文大学（深圳）并担任理工学院院长、校长学勤讲座教授。现任德国 Wiley 出版社发行的 Aggregate《聚集体》杂志主编以及 20 多家科学期刊顾问、编委或客座编辑。已发表学术论文 2700 多篇，总引用超 248000 次，h 因子为 216。受邀进行 500 多场学术报告，拥有 100 多项授权专利。2014 年至今连续当选材料和化学双领域高被引科学家。荣膺裘槎高级研究成就奖及中国化学会高分子基础研究王葆仁奖（2007）、第 27 届夸瑞兹密国际科学奖（2014）、作为第一完成人获年度国家自然科学一等奖（2017）、获何梁何利科学与技术进步奖（2017）、MCF best review（2020）、Nano today 国际科学奖、Materials Chemistry Frontiers 杰出审稿人（2021）、Biomaterials 全球影响力奖、国际人工智能产业联盟世界 AI 顶尖科学家称号（2023）、中国化学会–中国石油化工股份有限公司化学贡献奖（2024）、广东省科学技术突出贡献奖（2025）。