近日，重點(diǎn)實驗室綠色化學(xué)研究團(tuán)隊王鍵吉教授、王慧勇教授與中科院化學(xué)研究所劉志敏研究員合作，在Nature Communications（《自然?通訊》）發(fā)表了題為“Designing covalent organic frameworks with Co-O4 atomic sites for efficient CO2 photoreduction”的研究論文。在讀博士研究生張倩和高帥其為本文的共同第一作者，王鍵吉、王慧勇、劉志敏為通訊作者，河南師范大學(xué)為第一作者單位。該研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的資助。
該研究以2, 4, 6－三（4－氨基苯基）?1,3,5－三嗪為固定模塊，通過調(diào)節(jié)醛模塊中羥基的位置，設(shè)計并合成了具有Co-O4位點(diǎn)的共價－有機(jī)框架（COF），探索了Co金屬配位模式對COF催化微環(huán)境的調(diào)控，實現(xiàn)了可見光條件下二氧化碳的高效還原。在25℃和1.0 bar，Co-2,3-DHTA-COF催化劑對二氧化碳還原為一氧化碳的產(chǎn)率高達(dá)18.0 mmol g-1 h-1，選擇性達(dá)到95.7%，遠(yuǎn)超目前文獻(xiàn)報道的最高值。甚至在太陽光照條件下，該催化劑對一氧化碳的產(chǎn)率仍然高達(dá)11.0 mmol g-1 h-1，選擇性達(dá)到89%。機(jī)理研究表明，獨(dú)特的Co-O4催化位點(diǎn)顯著提升了COF中載流子的遷移率，減少了光催化過程中光生電子－空穴的復(fù)合程度，從而高效地促進(jìn)了CO2的光還原反應(yīng)。這一成果是我院在二氧化碳光催化還原制取高附加值化學(xué)品研究領(lǐng)域取得的又一重要進(jìn)展，為新型孔狀框架光催化劑的設(shè)計和二氧化碳的高效利用提供了新的策略。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-36779-4