變廢為寶:這種催化劑將二氧化碳光催化為甲烷

2019-7-30 17:41 來源: 知社學術圈

強還原性Zn-ε-Keggin與光敏金屬卟啉(TCPP)相結合,新催化劑選擇性超過96%。

POMCF光還原CO2生成CH4

許多化學家都致力于將溫室氣體CO2光催化為可用的能源產品,以太陽能為能源,同時緩解溫室效應和能源危機。然而,CO2分子中C=O鍵的化學惰性很高,使得此類反應非常困難。此外,反應中間體CO2?–可以和多質子及多電子進一步結合,從而生成不同的還原產物,又限制了反應的選擇性。舉例來講,CO2轉化為燃料甲烷(CH4)的過程就十分困難:反應中需要完成8個電子的傳遞,需要光催化劑提供強大的還原能力和足夠的電子。

在最新發表于《國家科學評論》(National Science Review,NSR)的文章中,南京師范大學蘭亞乾教授課題組構建了多酸基金屬配位骨架(POMCF)化合物,其在光催化CO2還原系統中對CH4的生成具有高選擇性(>96%)。

POMCF設計成功的關鍵在于強還原性多酸簇(Zn-ε-Keggin)與光敏金屬卟啉(TCPP)的結合。Zn-ε-Keggin簇包含8個MoV原子,理論上可以作為強還原性組分并貢獻八個電子,從而實現多電子還原。將Zn-ε-Keggin嫁接于光敏TCPP,就能同時實現可見光捕獲和光激發電子遷移,電子在兩個單元之間的有效相互作用下定向流動,從而保證反應的高選擇性。

這種將強還原組分嫁接于光敏配體以制備催化劑的方法,可能成為將CO2高選擇性還原為CH4或其他高價值碳氫化合物的有效策略。

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