選擇性光化學還原CO2制備高能量密度和高附加值C2產物是一種非常理想的碳中和路線和能量存儲技術。但是目前如何克服C-C偶聯步驟的能壘,以及光催化劑的激子湮滅是個巨大的挑戰。
有鑒于此,天津大學梁驥教授、侯峰副教授、中國科學技術大學鄭旭升教授等在有機半導體的表面構筑電荷極化的雙活性位點,實現選擇性光化學還原CO2。
通過多尺度的表征和理論計算模擬,發現氧摻雜和氮缺陷位點促進形成不對稱的電荷分布,降低了激子結合能,促進激子解離。電荷極化位點能夠對CO2分子貢獻電子,而且通過降低反應步驟能量,加快*CO*CO中間體不對稱偶聯生成乙醇。
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這種雙活性位點的有機光催化劑實現了97 %的乙醇選擇性和0.80 mmol g-1 h-1的乙醇產量。這項工作展示了非金屬的多位點光催化劑的發展前景,為制備先進的CO2光化學還原催化劑提供幫助。
參考文獻
Haotian Tan, Wenping Si, Rongao Zhang, Wei Peng, Xiaoqing Liu, Xusheng Zheng, Feng Hou, Lichang Yin, Ji Liang, Dual Active Sites with Charge-asymmetry in Organic Semiconductors Promoting C-C Coupling for Highly Efficient CO2 Photoreduction to Ethanol, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202416684