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近年来光响应吸附材料成为吸附分离领域的研究热点。目前绝大部分光响应吸附材料的构筑都基于明确的光敏基团,例如偶氮苯类、二芳烯类、螺吡喃类官能团,将这些光敏基团通过相应合成手段引入到具有规则孔道结构的基质吸附材料(例如MOFs、COFs和介孔分子筛)之中,由光照引发光敏基团的分子构型转变,进而通过极性或位阻效应调变材料的吸附性能。然而这类方法受限于光敏基团的种类,并且难以推广到其它不具有规则孔道结构的吸附材料。 近日,南京工业大学的孙林兵教授团队,以石墨-铜卟啉复合材料为研究对象,发现了基于非分子形变的光响应增益吸附现象。在石墨上引入二维层状铜卟啉骨架结构,此复合材料的有效磷光辐射时长大于30微秒,其低阶激发态的有效寿命可满足微观吸附平衡的时间尺度,激发态下重新分布的电子密度会产生不同于基态的吸附位。
与石墨层的强相互作用使铜卟啉骨架结构稳定化并充分铺展,在此复合材料上形成了两种吸附位:石墨层承载的铜卟啉环、铜卟啉骨架结构与石墨层基底共同形成的格阱。量子化学计算表明:铜卟啉骨架结构的引入使石墨层的大量电子在轴向改变其密度分布,这种电子密度分布演变在光激发后会进一步增强。在轴向重新分布的电子密度与CO探针分子的电子强烈耦合。此复合材料在0 ℃、1 bar时的CO吸附容量由无光照时的0.50 mmol g-1上升至420 nm光照下的1.24 mmol g-1,光响应吸附增益达到148%。这项工作为光响应吸附材料的设计和原理提供了崭新的思路。 论文信息 Enhanced CO Adsorption by Modulating the Electron Density Distribution of Graphite-Copper Porphyrin Sorbents with Light Prof. Dr. Shi-Chao Qi, Yong-Lan Liu, Xiao-Jie Lu, Yun-Jie Zhao, Jia-Xin Li, Prof. Dr. Xiao-Qin Liu, Prof. Dr. Lin-Bing Sun 文章的第一作者为南京工业大学的亓士超副教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202304367
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