Angew：ZnSe量子点光催化CO2还原与生物质还原耦合

纳米技术

2022-05-30

不含贵金属元素的胶体量子点是具有前景的光催化CO₂还原催化剂，但是在溶液相中进行光催化CO₂还原反应仍具有非常大的挑战。有鉴于此，中科院理化技术研究所吴骊珠、李旭兵等首次报道在水溶液中进行CO₂还原，通过光催化C-C化学键偶联的方式避免竞争性产H₂反应。

本文要点：

(1)

在ZnSe量子点作为光催化剂进行光催化CO₂还原反应，加入生物质分子呋喃甲醛进行C-C偶联反应，能够抑制产H₂反应，并且在24 h可见光催化CO₂还原制CO实现了~5.3 mmol g^-1 h^-1的速率，TON>7500。与此同时，呋喃甲醛C-C偶联产物产率达到99.8 %。

(2)

机理。反应机理研究发现，呋喃甲醛的C-C偶联反应位点在ZnSe量子点的Zn位点上消耗光生电子和用于产生H₂的质子，在催化剂的表面阴离子缺陷位点CO₂还原生成CO。

(3)

反应中原本用于制备H₂的电子和质子被C-C偶联反应消耗，因此能够抑制副反应H₂，反应中CO₂还原生成的CO/H₂比例达到265:1，远比没有加入呋喃甲醛时的CO/H₂比例更高（1:7）。该反应过程实现了优异的H⁺/e^-捕获能力，显著的缓解溶液相CO₂光化学还原的制氢副反应，同时在温和条件实现还原生物质制备生物质衍生物。

参考文献

Zhi-Kun Xin, Mao-Yong Huang, Yang Wang, Yu-Ji Gao, Qing Guo, Xu-Bing Li, Chen-Ho Tung, Li-Zhu Wu, Reductive Carbon‐Carbon Coupling on Metal Sites Regulates Photocatalytic CO₂ Reduction in Water Using ZnSe Quantum Dots, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207222

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202207222