武大&上科大最新Nature:MOF基復合材料實現高效二氧化碳光還原

【引言】

眾所周知，金屬有機框架材料（MOF）與氣體分子之間具有特異性的相互作用；再加上MOF具有豐富有序的孔道結構，使得MOF成為能夠實現氣體分子光催化轉化（例如二氧化碳光還原過程）的理想材料。然而，與經典的固態或者分子催化劑相比，目前的MOF基材料還未能實現高效的二氧化碳轉換效率。

【成果簡介】

武漢大學的鄧鶴翔、Ling Zan以及上海科技大學的Osamu Terasaki（共同通訊作者）等人創造了一種新型的MOF內“分子隔間（molecular compartments）”材料。研究人員在MIL-101及其衍生物的孔結構內生長二氧化鈦，從而構建具有了分子隔間的MOF基復合材料。研究顯示，這一隔間能夠促進光吸收/電子生成的二氧化鈦單元與具有催化性能的MOF金屬簇產生協同作用，從而實現光催化二氧化碳還原過程以產生氧氣。在這一復合材料中，二氧化碳光還原的量子效率甚至可以高達11.3%（350nm光源處），表明二氧化鈦在MOF體系中的精確定位能夠有效提升二氧化鈦的活性。2020年09月09日，相關成果以題為“Filling metal–organic framework mesopores with TiO₂ for CO₂ photoreduction”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 多孔MOF中定位二氧化鈦以制造“分子隔間”

圖2 MOF中控制二氧化鈦的位置和數量

圖3 在MOF單晶中對二氧化鈦定位進行可視化

圖4 二氧化碳光還原性能及其與二氧化鈦定位的相關性

文獻鏈接：Filling metal–organic framework mesopores with TiO₂ for CO₂ photoreduction（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2738-2）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。