华南师大兰亚乾JACS:近100%选择性!MOF负载单分散多金属氧酸盐簇助力CO2光还原

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on style="margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">单簇(Single clusters)在催化领域引起了广泛的研究兴趣。然而,实现单簇催化剂的高度均匀分散具有挑战性。基于此,华南师范大学兰亚乾教授(通讯作者)等人首次报道了一种通用策略,通过共价键将多金属氧酸盐(polyoxometalates, POMs)簇限制在共价有机骨架(COFs)的规则纳米孔中,从而在COF中实现高度均匀分散的POM。

这些COF-POM复合材料结合了光吸收、电子转移和合适的催化活性位点的特性,因此它们在人工光合作用中表现出出色的催化活性:即以H2O作为电子供体的CO2光还原。
在文中,作者合成了TTF-TAPT COF-MnMo6和ETBC-TAPT COF-MnMo6(即TCOF-MnMo6ECOF-MnMo6)。通过实验测试发现,TCOF-MnMo6在气-固反应体系中实现的最高CO产率为37.25 μmol g-1 h-1,并且选择性约100%。
此外,基于密度泛函理论(DFT)计算的机理研究表明,光诱导电子转移(photoinduced electron transfer, PET)过程发生在从COF到POM的过程中,然后在POM和COF上分别发生CO2还原和H2O氧化。该工作开发了一种将POM单簇均匀分散到COF中的方法,同时显示了COF-POM功能材料在光催化领域的应用潜力。
Confining and Highly Dispersing Single Polyoxometalate Clusters in Covalent Organic Frameworks by Covalent {attr}3229{/attr}nkages for CO2 Photoreduction. J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.1c11987.
https://doi.org/10.1021/jacs.1c11987.


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