金屬有機骨架修飾氧化亞銅納米線用於選擇性光催化CO2還原制CH4

2021-01-07 科學網

金屬有機骨架修飾氧化亞銅納米線用於選擇性光催化CO2還原制CH4

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/12/31 23:28:00

香港城巿大學Yun Hau Ng團隊揭示了金屬有機骨架修飾氧化亞銅納米線用於選擇性光催化CO2還原制CH4過程。 相關研究成果於2020年12月28日發表在《德國應用化學》。

提高氧化亞銅（Cu2O）的穩定性對其在人工光合作用中的實際應用至關重要。

該文中，研究人員使用無表面活性劑的方法將Cu2O納米線封裝在Cu 3（BTC）2（BTC=1,3,5-苯三羧酸鹽）的金屬有機框架（MOF）中。這種MOF不僅抑制了水蒸氣對Cu2O的腐蝕，而且促進了電荷分離和Co2的吸收，從而使納米複合材料在溫和的反應條件下選擇性光催化CO2還原為甲烷（CH4）的活性和穩定性提高了1.9倍。此外，時間分辨光致發光證實了光生電子從Cu2O導帶直接轉移到非激發Cu3（BTC）2的LUMO能級。

該文提出了一種有效的CO2轉化策略，通過電荷分離和CO2吸附的協同作用，實現了MOFs與金屬氧化物整合後的的光催化反應。

附：英文原文

Title: Metal‐Organic Frameworks Decorated Cuprous Oxide Nanowires for Long‐lived Charges Applied in Selective Photocatalytic CO2 Reduction to CH4

Author: Hao Wu, Xin Ying Kong, Xiaoming Wen, Siang-Piao Chai, Emma C. Lovell, Junwang Tang, Yun Hau Ng

Issue&Volume: 28 December 2020

Abstract: Improving the stability of cuprous oxide (Cu  2  O) is imperative to its practical applications in artificial photosynthesis. In this work, Cu  2  O nanowires are encapsulated by metal‐organic frameworks (MOFs) of Cu  3  (BTC)  2  (BTC = 1,3,5‐benzene tricarboxylate) using a surfactant‐free method. Such MOFs not only suppress the water vapor‐induced corrosion of Cu  2  O but also facilitate charge separation and CO  2  uptake, thus resulting in a nanocomposite representing 1.9 times improved activity and stability for selective photocatalytic carbon dioxide (CO  2  ) reduction into methane (CH  4  ) under mild reaction conditions. Furthermore, direct transfer of photogenerated electrons from the conduction band of Cu  2  O to the LUMO level of non‐excited Cu  3  (BTC)  2  has been evidenced by time‐resolved photoluminescence. This work proposes an effective strategy for CO  2  conversion by a synergy of charge separation and CO  2  adsorption, leading to the enhanced photocatalytic reaction when MOFs are integrated with metal oxide photocatalyst.

DOI: 10.1002/anie.202015735

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015735

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