Angew:MOF、CO2还原剂、光敏剂体系通过孔道结构调控改善光催化活性
纳米技术 纳米 2021-05-21

均相催化反应的催化剂稳定性、效率、选择性能够通过将分子催化剂修饰在基底上或者组装在一些结构中得以改善。有鉴于此,慕尼黑工业大学Roland A. Fischer、Julien Warnan等报道,通过将 CO2还原催化剂[ReBr(CO)3(4,4′-dcbpy)]、光敏剂分子[Ru(bpy)2(5,5′-dcbpy)]Cl2组装在UiO-66、UiO-67、UiO-68中,通过调控MOF的孔道大小,能够将催化剂、光敏剂实现物理空间分离,同时优化催化剂的稳定性、反应位点-光敏剂之间电子传输相互作用,因此催化剂的表观催化反应速率得以改善。

本文要点:

(1)

通过设计一系列MOF材料,实现了不同的催化剂修饰作用,在光化学、光催化活性上表现了调控作用,能够消除染料分子限域导致的荧光淬灭、提高生成CO的速率、提高催化剂的循环催化稳定性。

(2)

本文研究探索发现了催化剂作为客体的结合位点(内部、外部)、微环境设计(孔道结构)因为同时表现优势、缺点,因此需要进行进一步调控进行优化。在MOF材料中,催化剂的本征结构、相互距离显著影响催化活性,为发展高催化活性的MOF基异相催化剂提供了指导和机会。作者认为进一步的对客体分子共价结合导致催化剂体系稳定性、催化活性的影响,对笼结构微调增强产物导向性电子转移,同时抑制催化剂淬灭、传质限制。本文研究结果展示了多孔材料-分子催化剂界面设计的前景。

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参考文献

Philip M. Stanley, Johanna Haimerl, Christopher Thomas, Alexander Urstoeger, Michael Schuster, Natalia B. Shustova, Angela Casini, Bernhard Rieger, Julien Warnan*, Roland A. Fischer*, Host-Guest Interactions in Metal-Organic Framework Isoreticular Series for Molecular Photocatalytic CO2 Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202102729

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202102729


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