JACS：用于持久CO2光还原的均配型Al(III)光敏剂

湘湘

2022-12-21

开发用于高性能光催化CO₂还原的不含贵金属的系统仍然是一个关键的挑战，部分是由于在开发有效和持久的光敏剂方面的长期困难。

中南大学Xiao-Yi Yi、Jia-Wei Wang、埃默里大学Tianquan Lian和耶拿·弗里德里希·席勒大学Stephan Kupfer等开发了一系列用于CO₂光还原的具有2-吡啶基吡咯配体的系统的均配型Al(III)光敏剂。

本文要点：

（1）

综合研究表明，在室温下的厌氧CH₃CN溶液中，Al(III)光敏剂的可见光激发导致具有纳秒级寿命和显著发射量子产率(10–40%)的有效单重激发态群体。瞬态吸收光谱的结果进一步确定了发射单线态和非发射三线态激发态的存在。更重要的是，吡咯环上甲基的引入可以大大改善Al(III)光敏剂的可见光吸收、还原能力和耐久性。使用三乙醇胺、BIH (1，3-二甲基-2-苯基-2，3-二氢-1H-苯并[d]咪唑)和Fe(II)-四吡啶催化剂，最甲基化的Al(III)光敏剂在450 nm处实现了2.8%的表观量子效率，用于选择性(>99%)的CO₂到CO的转化，这是相同条件下未甲基化光敏剂(0.1%)的近28倍。与具有Ru(II)和Cu(I)基准光敏剂的系统相比，最佳系统实现了10250的最大周转次数和更高的鲁棒性。荧光光谱猝灭实验表明，Al(III)敏化体系中的光诱导电子转移遵循还原猝灭途径。

（2）

这些Al(III)光敏剂的显著的可调谐性和成本效率使它们可以作为用于太阳能燃料转化的无贵金属系统中有前途的组分。

参考文献:

Homoleptic Al(III) Photosensitizers for Durable CO2 Photoreduction

DOI: 10.1021/jacs.2c11740

https://doi.org/10.1021/jacs.2c11740