武大&上科大最新Nature:MOF基复合材料实现高效二氧化碳光还原

【引言】

众所周知，金属有机框架材料（MOF）与气体分子之间具有特异性的相互作用；再加上MOF具有丰富有序的孔道结构，使得MOF成为能够实现气体分子光催化转化（例如二氧化碳光还原过程）的理想材料。然而，与经典的固态或者分子催化剂相比，目前的MOF基材料还未能实现高效的二氧化碳转换效率。

【成果简介】

武汉大学的邓鹤翔、Ling Zan以及上海科技大学的Osamu Terasaki（共同通讯作者）等人创造了一种新型的MOF内“分子隔间（molecular compartments）”材料。研究人员在MIL-101及其衍生物的孔结构内生长二氧化钛，从而构建具有了分子隔间的MOF基复合材料。研究显示，这一隔间能够促进光吸收/电子生成的二氧化钛单元与具有催化性能的MOF金属簇产生协同作用，从而实现光催化二氧化碳还原过程以产生氧气。在这一复合材料中，二氧化碳光还原的量子效率甚至可以高达11.3%（350nm光源处），表明二氧化钛在MOF体系中的精确定位能够有效提升二氧化钛的活性。2020年09月09日，相关成果以题为“Filling metal–organic framework mesopores with TiO₂ for CO₂ photoreduction”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 多孔MOF中定位二氧化钛以制造“分子隔间”

图2 MOF中控制二氧化钛的位置和数量

图3 在MOF单晶中对二氧化钛定位进行可视化

图4 二氧化碳光还原性能及其与二氧化钛定位的相关性

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

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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