CO₂光还原是缓解气候变化和能源短缺的一条很有前途的途径，目前人们正不断追求具有高活性和高选择性的光催化剂。具有可调结构和分散性的单一金属−有机笼（MOCs）不仅实现了多种功能部分的集成，而且还便于催化位点的可及性。然而，目前人们尚未对将MOCs用于CO₂光还原作进一步的研究。

近日，东北师范大学王新龙教授，Guogang Shan，孙春义副教授报道了选择将Ir-ppyc金属配合物掺入Zr-MOC-NH₂中，通过混合匹配策略，制备了一种Ir^III-MOC-NH₂单晶。

文章要点

1）在甲醇溶液中，研究人员利用电喷雾电离质谱（ESI-MS）确定了单一Ir^III-MOC-NH₂笼的存在。

2）实验结果显示，在可见光照射下，这种单分子笼生成CO的选择性为99.5%，周转频率为120 h⁻¹，是块体Ir^III-MOC-NH₂的3.4倍，比经典MOF对应分子笼Ir^III-Uio-67-NH₂高两个数量级。此外，表观量子产率（AQY）高达6.71%，是已报道的晶态多孔光催化剂中的最高值。在耐久性方面，块体IrIII-MOC-NH₂可循环使用3次，而Ir(III)配合物在1.5 h后完全失去催化活性。

3）密度泛函理论（DFT）计算和循环伏安、质谱、原位红外光谱等实验表明，Ir(Ⅲ)配合物是催化中心，骨架中的−NH₂在稳定过渡态和CO₂加合物方面具有协同作用。

参考文献

Xiangjuan Qi, et al, Single Metal−Organic Cage Decorated with an Ir(III) Complex for CO₂ Photoreduction, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c01974

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01974