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Cu-functionalised porous boron nitride derived from a metal–organic framework
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2022-09-06 , DOI: 10.1039/d2ta05515e Tian Tian 1 , Jiamin Xu 2 , Ying Xiong 1, 3 , Nitya Ramanan 4 , Mary Ryan 2 , Fang Xie 2 , Camille Petit 1
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2022-09-06 , DOI: 10.1039/d2ta05515e Tian Tian 1 , Jiamin Xu 2 , Ying Xiong 1, 3 , Nitya Ramanan 4 , Mary Ryan 2 , Fang Xie 2 , Camille Petit 1
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Porous boron nitride (BN) displays promising properties for interfacial and bulk processes, e.g. molecular separation and storage, or (photo)catalysis. To maximise porous BN's potential in such applications, tuning and controlling its chemical and structural features is key. Functionalisation of porous BN with metal nanoparticle represents one possible route, albeit a hardly explored one. Metal–organic frameworks (MOFs) have been widely used as precursors to synthesise metal functionalised porous carbon-based materials, yet MOF-derived metal functionalised inorganic porous materials remain unexplored. Here, we hypothesise that MOFs could also serve as a platform to produce metal-functionalised porous BN. We have used a Cu-containing MOF, i.e. Cu/ZIF-8, as a precursor and successfully obtained porous BN functionalised with Cu nanoparticles (i.e. Cu/BN). While we have shown control of the Cu content, we have not yet demonstrated it for the nanoparticle size. The functionalisation has led to improved light harvesting and enhanced electron–hole separation, which have had a direct positive impact on the CO2 photoreduction activity (production formation rate 1.5 times higher than pristine BN and 12.5 times higher than g-C3N4). In addition, we have found that the metal in the MOF precursor impacts porous BN's purity. Unlike Cu/ZIF-8, a Co-containing ZIF-8 precursor led to porous C-BN (i.e. BN with a large amount of C in the structure). Overall, given the diversity of metals in MOFs, one could envision our approach as a method to produce a library of different metal functionalised porous BN samples.
中文翻译：
源自金属有机骨架的铜功能化多孔氮化硼
多孔氮化硼（BN）在界面和本体过程中表现出有前景的特性，例如分子分离和存储或（光）催化。为了最大限度地发挥多孔氮化硼在此类应用中的潜力，调整和控制其化学和结构特征是关键。用金属纳米颗粒对多孔氮化硼进行功能化代表了一种可能的途径，尽管这是一种很难探索的途径。金属有机框架（MOF）已被广泛用作合成金属功能化多孔碳基材料的前体，但MOF衍生的金属功能化无机多孔材料仍未得到探索。在这里，我们假设 MOF 也可以作为生产金属功能化多孔 BN 的平台。我们使用含铜MOF，即Cu/ZIF-8，作为前驱体，成功获得了用Cu纳米颗粒功能化的多孔BN（即Cu/BN）。虽然我们已经展示了对铜含量的控制，但我们尚未证明其对纳米颗粒尺寸的控制。功能化改善了光捕获并增强了电子空穴分离，这对CO 2光还原活性产生了直接的积极影响（生成率比原始BN高1.5倍，比gC 3 N 4高12.5倍）。此外，我们发现 MOF 前驱体中的金属会影响多孔 BN 的纯度。与Cu/ZIF-8不同，含Co的ZIF-8前体产生多孔C-BN（即结构中含有大量C的BN）。总的来说，考虑到 MOF 中金属的多样性，人们可以将我们的方法设想为一种生产不同金属功能化多孔 BN 样品库的方法。
更新日期：2022-09-09
中文翻译：
源自金属有机骨架的铜功能化多孔氮化硼
多孔氮化硼（BN）在界面和本体过程中表现出有前景的特性，例如分子分离和存储或（光）催化。为了最大限度地发挥多孔氮化硼在此类应用中的潜力，调整和控制其化学和结构特征是关键。用金属纳米颗粒对多孔氮化硼进行功能化代表了一种可能的途径，尽管这是一种很难探索的途径。金属有机框架（MOF）已被广泛用作合成金属功能化多孔碳基材料的前体，但MOF衍生的金属功能化无机多孔材料仍未得到探索。在这里，我们假设 MOF 也可以作为生产金属功能化多孔 BN 的平台。我们使用含铜MOF，即Cu/ZIF-8，作为前驱体，成功获得了用Cu纳米颗粒功能化的多孔BN（即Cu/BN）。虽然我们已经展示了对铜含量的控制，但我们尚未证明其对纳米颗粒尺寸的控制。功能化改善了光捕获并增强了电子空穴分离，这对CO 2光还原活性产生了直接的积极影响（生成率比原始BN高1.5倍，比gC 3 N 4高12.5倍）。此外，我们发现 MOF 前驱体中的金属会影响多孔 BN 的纯度。与Cu/ZIF-8不同，含Co的ZIF-8前体产生多孔C-BN（即结构中含有大量C的BN）。总的来说，考虑到 MOF 中金属的多样性，人们可以将我们的方法设想为一种生产不同金属功能化多孔 BN 样品库的方法。
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