兰亚乾等Angew：COF内原位构筑单原子电子桥增强光催化制氢

催化计 · 公众号 · · 2024-08-15 20:45

正文

光催化群-2： 927909706

光催化制氢是未来最具前景的技术之一。

有鉴于此， 华南师范大学兰亚乾教授、 Run-Han Li 、 Jie Zh ou 等设计了一种金属 - 共价有机框架材料（ MCOF, metal-covalent organic frameworks ），这种材料具有小型金属节点和氮原子富集的配体，命名为 COF-Cu ₃ TG 。

本文要点

要点1. 设计选择小型金属节点增加活性位点的密度，降低电子转移到活性位点的距离。构筑结构中的氮富集有机配体节点在光催化反应中实现了金属原子的原位锚定，从而形成层间单原子的电子桥结构，加快电子传输。通过这两种设计能够增强光催化活性。

要点2. 通过进一步 Ru 原子修饰，并且加入光敏剂分子，在层内的空间构筑 N ₂ -Ru-N ₂ 电子桥（ Ru-SAEB, single-atom electron bridge ），因此显著增强光催化制氢效率，光催化制氢性能达到 10.47 mmol g ^-1 h ^-1 。通过理论计算和 EXAFS 表征，说明了 Ru-SAEB 的催化反应机理，并且进一步验证了 Ru-SAEB 结构的设计非常合理。通过相邻的 Cu ₃ 簇和 Ru-SAEB 能够进行电子转移。

这项工作说明 Ru-SAEB 的小分子簇结构有助于光催化制氢反应。

Jie Li, Jie Zhou, Xiao-Han Wang, Can Guo, Run-Han Li, Huifen Zhuang, Wenhai Feng, Yingjie Hua, Ya-Qian Lan, In situ Construction of Single‐Atom Electronic Bridge on COF to Enhance Photocatalytic H ₂ Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202411721

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202411721

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