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歐陽鋼鋒Nature子刊:近100%選擇性!動態協同下的快速電子轉移提高光催化CO2還原的量子效率

歐陽鋼鋒Nature子刊:近100%選擇性!動態協同下的快速電子轉移提高光催化CO2還原的量子效率
實現高量子效率的光催化CO2還原是一個關鍵的挑戰,但可以通過開發光敏劑和催化劑之間的動態連接策略來克服。
近日,中山大學歐陽鋼鋒教授(通訊作者)等人報道了他們利用配位鍵將吡啶-銥(Ir)光敏劑與分子催化劑連接起來進行CO2還原,并通過1H NMR滴定、理論計算和光譜測量進行了系統論證。
歐陽鋼鋒Nature子刊:近100%選擇性!動態協同下的快速電子轉移提高光催化CO2還原的量子效率
機理研究表明,光敏劑與未改性酞菁鈷之間的協同作用顯著加速了電子轉移,從而在450 nm處實現了10.2%±0.5%的量子效率,光催化CO2轉化為CO,轉化數為391±7和近100%選擇性,比沒有額外相互作用的比較體系高4倍以上(2.4%±0.2%)。
歐陽鋼鋒Nature子刊:近100%選擇性!動態協同下的快速電子轉移提高光催化CO2還原的量子效率
此外,在酞菁鈷表面修飾了給電子的氨基,在425 nm處的量子效率最高可達27.9%±0.8%,主要是由于配位作用的增強而非本征活性。通過控制實驗表明,配位相互作用的動力學特征對于防止活性位點的配位占據具有重要意義,也使其在各種非貴金屬催化劑上具有廣泛的適用性。
歐陽鋼鋒Nature子刊:近100%選擇性!動態協同下的快速電子轉移提高光催化CO2還原的量子效率
Rapid electron transfer via dynamic coordinative interaction boosts quantum efficiency for photocatalytic CO2 reduction. Nat. Commun., 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-24647-y.
https://doi.org/10.1038/s41467-021-24647-y.

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