兰亚乾Angew：COF内构筑单原子电子桥增强光催化制氢

纳米技术

2024-08-13

光催化制氢是未来最具前景的技术之一。有鉴于此，华南师范大学兰亚乾教授、Run-Han Li、Jie Zhou等设计了一种金属-共价有机框架材料（MCOF, metal-covalent organic frameworks），这种材料具有小型金属节点和氮原子富集的配体，命名为COF-Cu₃TG。

本文要点

（1）

设计选择小型金属节点增加活性位点的密度，降低电子转移到活性位点的距离。构筑结构中的氮富集有机配体节点在光催化反应中实现了金属原子的原位锚定，从而形成层间单原子的电子桥结构，加快电子传输。通过这两种设计能够增强光催化活性。

（2）

通过进一步Ru原子修饰，并且加入光敏剂分子，在层内的空间构筑N₂-Ru-N₂电子桥（Ru-SAEB, single-atom electron bridge），因此显著增强光催化制氢效率，光催化制氢性能达到10.47 mmol g^-1 h^-1。通过理论计算和EXAFS表征，说明了Ru-SAEB的催化反应机理，并且进一步验证了Ru-SAEB结构的设计非常合理。通过相邻的Cu₃簇和Ru-SAEB能够进行电子转移。这项工作说明Ru-SAEB的小分子簇结构有助于光催化制氢反应。

参考文献

Jie Li, Jie Zhou, Xiao-Han Wang, Can Guo, Run-Han Li, Huifen Zhuang, Wenhai Feng, Yingjie Hua, Ya-Qian Lan, In situ Construction of Single‐Atom Electronic Bridge on COF to Enhance Photocatalytic H₂ Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202411721

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202411721