金属有机骨架(MOFs)和MOFs纳米片(NSs)的高效光催化往往受限于其短暂的电荷分离和自猝灭。
基于此,美国得克萨斯农工大学周宏才教授,Jiandong Pang,南京师范大学古志远教授报道了提出了通过能量转移过程(EnT)来延长电荷分离,从而提高一系列MOF NSs的催化性能。结果显示,使用NS还可以很好地隔离光催化剂,减少自猝灭。
文章要点
1)研究人员选择四(4-羧基苯基)卟啉(H4TCPP)和1,3,6,8-四(对苯甲酸)芘(H4TBAPy)连接物分别作为受体和供体。考虑到MOF NSs的精确空间设计,这些供体和受体部分可以紧密定位在NSs上,从而实现高效的EnT过程,以及高度的位点隔离。其中22%TCPP固载的TBAPy-Zr NS的EnT效率为82%。与未修饰的母体MOF NSs相比,这些MOF NS光催化剂具有较高的光催化活性。
2)研究人员成功地合成了两种EnT MOF NS 模板,即供体-受体-NS和受体-供体-NS催化剂,结果表明第二种模板催化剂由于其位置隔离的活性光催化剂而比第一种模板具有更高的催化性能。研究人员推测,这种性能上的差异是由于受体-供体-NSs中的位点隔离的TCPP活性中心造成。与TCPP固载的BTB-Zr NS相比,基于EnT过程的TBAPy-Zr NS具有更快的初始反应动力学。
这些结果表明,将光催化受体固定在供体NS上既有位点隔离的优点,又有良好的行为优势。从而展示了未来应用MOF NSs作为非无害光催化剂载体的可行性,并可用于指导使用较少活性中心的下一代高效光催化剂的设计。
参考文献
Peiyu Cai, et al, Precise Spatial Designed Metal-Organic Framework Nanosheets for Efficient Energy Transfer and Photocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202111594
https://doi.org/10.1002/anie.202111594