近日，我校新能源材料與低碳技術(shù)研究院張志明與魯統(tǒng)部教授團(tuán)隊(duì)在Angew. Chem.期刊上發(fā)表兩篇最新研究成果，分別是“Building Co16-N3-based UiO-MOF to Expand Design Parameters for MOF Photosensitization”和“Single-cluster Functionalized TiO2Nanotube Array for Boosting Water Oxidation and CO2Photoreduction to CH3OH”。
該研究成果通過光催化技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，這是解決能源危機(jī)和環(huán)境問題的最佳途徑之一。團(tuán)簇具有精確的分子結(jié)構(gòu)和豐富的活性位點(diǎn)，在太陽能催化和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景。然而團(tuán)簇在光催化過程中吸光能力差，極大限制了其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。基于此，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了不同策略耦合分子團(tuán)簇和吸光材料極大提高了光合成效率。一是開發(fā)了雙小分子輔助策略構(gòu)建高核Co16-N3簇，并以此為節(jié)點(diǎn)開發(fā)出高核過渡金屬簇基UiO框架。其中高核鈷簇Co16-N3表面的疊氮分子為Click反應(yīng)提供反應(yīng)位點(diǎn)耦合強(qiáng)可見光吸收發(fā)色團(tuán)(Bodipy)，顯著提高了耦合材料的可見光吸收能力和光生電子——空穴分離效率，提高了光合成效率。二是采用簡單的電合成策略，制備出一系列單多酸(POM)團(tuán)簇功能化的復(fù)合催化劑POM@TiO2。系統(tǒng)闡述了POM儲存與釋放電子的功能，通過POM電子海綿的引入，有效抑制了光生載流子復(fù)合，促進(jìn)表面空穴富集，提高水氧化效率和提升CO2還原效率。CO2到CH3OH轉(zhuǎn)化的效率較單純TiO2納米管提升11倍。這兩項(xiàng)工作分別從兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，對實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)具有重要意義。
