当前位置 : X-MOL首页行业资讯 › Angew. Chem.:异金属簇基有机骨架模拟人工光合作用催化剂

Angew. Chem.:异金属簇基有机骨架模拟人工光合作用催化剂

近年来,日益增加的CO2排放已经造成了严重的能源短缺和环境污染问题。目前,模拟人工光合作用被认为是应对这些问题可能有效的方法。然而,考虑到CO2固有的化学惰性及水氧化动力学缓慢的特点,将CO2还原和H2O氧化两个半反应有效结合在一个体系实现依旧是一个艰巨的工作。目前的研究工作主要集中于利用有效的异质结策略(比如Z-scheme)构筑的纳米结构光催化剂实现上述的全反应。而且,由于缺陷、不纯相以及结构组分复杂等因素的影响,目前依旧缺乏足够明确的结构信息来鉴定这些催化剂中催化位点的活性。因此,探索具有结构清晰的新型光催化系统,来明确构效关系去实现模拟人工光合作用,对于促进该领域的发展是极其重要的。


近日,南京师范大学兰亚乾教授和刘江副教授报道了一系列稳定的基于杂金属Fe2M团簇的金属有机骨架(MOF)(NNU-31-M,M = Co,Ni,Zn)光催化剂。


将杂金属簇分子与光敏性有机配体组装在一起构建稳定的杂金属簇基MOF,可能会展现如下光催化优势:(i)良好的可见光吸收和结构稳定性;(ii)促进光生电子和空穴的利用;(iii)通过孔隙增加对CO2的吸附,使得暴露更多的活性位以活化CO2和H2O分子;(iv)通过其明确的结构研究光催化反应机理,以提供更多构效关系的见解。基于这些优点,作者认为稳定的异质杂金属簇基MOF光催化剂的构建是实现人工光合作用全反应的有前途的策略。


基于上述的思考,作者设计合成了一系列稳定的基于杂金属Fe2M团簇的MOF(NNU-31-M,M = Co,Ni,Zn)。该催化剂可在不借助额外的牺牲剂和光敏剂的情况下将CO2和H2O转化为HCOOH和O2。其在可见光下激发异金属簇和光敏配体产生光生电子空穴对。然后,低价金属M接受电子以还原CO2,而高价金属Fe使用空穴氧化H2O。这是第一个完成人工光合作用全反应的MOF光催化剂体系。此外,基于晶体结构的DFT计算证明了光催化反应机理。这项工作为如何设计晶态光催化剂实现人工光合作用的全反应提出了一种新的策略。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Stable Heterometallic Cluster-Based Organic Frameworks Catalysts for Artificial Photosynthesis

Long-Zhang Dong, Lei Zhang, Jiang Liu*, Qing Huang, Meng Lu, Wen-Xin Ji and Ya-Qian Lan*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.201913284


导师介绍

兰亚乾

https://www.x-mol.com/university/faculty/11733


如果篇首注明了授权来源,任何转载需获得来源方的许可!如果篇首未特别注明出处,本文版权属于 X-MOLx-mol.com ), 未经许可,谢绝转载!

施普林格自然
最近合集,配们化学
欢迎访问IOP中国网站
GIANT
自然职场线上招聘会
ACS ES&T Engineering
ACS ES&T Water
屿渡论文,编辑服务
何川
苏昭铭
陈刚
姜涛
李闯创
复旦大学
刘立明
隐藏1h前已浏览文章
课题组网站
新版X-MOL期刊搜索和高级搜索功能介绍
ACS材料视界
天合科研
x-mol收录
上海纽约大学
曾林
天津大学
何振宇
史大永
吉林大学
卓春祥
张昊
刘冬生
试剂库存
down
wechat
bug