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【科技自立自强】前沿院郑彦臻教授团队在光催化还原CO?研究中取得新进展

日期:2025-05-08 08:19 浏览量:

在全球碳中和背景下,光催化CO2还原技术因其可持续性和环境友好性成为能源转化领域的研究热点。其中配合物因其独特的电子结构、可调控的配位环境及高效电荷转移特性,展现出优异的催化潜力。迄今为止,该方面的研究主要基于分子基配合物和多孔框架材料。通过设计综合分子配合物的本征催化活性及多孔框架限域效应的材料可以构建高稳定、高选择性CO?还原催化剂

金属有机笼(MOCs)作为一类新兴的多功能晶体材料,因其尺寸均匀、拓扑结构可调、具有特定的空腔以及在催化、吸附分离、分子识别等众多领域中的潜在应用而备受关注。采用多核金属簇而非单个金属离子作为次级结构单元,不仅增加了分子笼的多样性和复杂性,还保留了金属簇固有的独特性质。然而,已知的用于MOCs的基于团簇的节点非常有限,这不仅限制了结构多样性,也限制了金属节点带来的功能。因此,开发新型基于簇的节点对于合成功能分子笼至关重要。

近日,西安交通大学郑彦臻教授团队通过采用2-巯基-5-甲基-1,3,4-噻二唑(Hmmt)作为一种新的封端配体合成了新颖的{Ni6}节点,其可以进一步聚合成{Ni10},延伸成一维链{Ni6}n,更引人注目的是,通过使用更长的双齿或三齿连接体,可以组装出离散的纳米笼:三棱柱形的MOC-18N(其中N代表镍),类四面体的MOC-24N和八面体的MOC-36N。此外,由于活性翼状Ni(II)离子与溶剂分子的辅助配位,这些笼子在可见光下能够有效地、选择性地将CO2转化为CO。它们的转换频率均大于3500 ?mol·g?1·h?1,选择性高于90%。这些性能优于许多已报道的Ni(II)基光催化剂和用于CO2还原的MOCs。{Ni6}节点的可控自组装研究不仅为团簇基MOCs的合成探索提供了重要范例,并为新型MOC材料的节点功能设计开辟了新途径。

该研究成果于以《由{Ni6}节点组装而成的金属有机笼用于选择性CO2还原》(Metal-Organic Cages Assembled From {Ni6} Nodes for Selective CO2 Reduction)为题发表在国际权威期刊Angew. Chem. Int. Ed.(德国应用化学)(影响因子16.1)上。西安交通大学前沿院博士生吕曼停为本论文第一作者,陈伟鹏副教授和郑彦臻教授为该论文通讯作者,盛京棋牌前沿院为本论第一通讯单位。该工作得到得到了国家自然科学基金、盛京棋牌青年拔尖人才特别支持计划、电气绝缘与电力设备国家重点实验室、西安交通大学第一附属医院医工交叉项目、以及中央高校基本科研业务费专项资金的支持。此外,作者还要感谢西安交通大学化工学院杨庆远教授和西安交通大学分析测试中心提供的帮助。

论文连接为:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202506838

郑彦臻教授课题组主页:https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/zheng.yanzhen/home

文字:前沿院
编辑:溪知

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