Jahn-Teller效應產生的晶格畸變能夠調控催化活性位點的電子結構和CO2吸附,實現較高的光催化還原CO2性能和產物選擇性。但是如何精確控制活性位點的Jahn-Teller畸變效應增強CO2吸附/活化以及目標產物的脫附仍然是個巨大挑戰。有鑒于此,電子科技大學向全軍教授等報道通過Ni-O-Ni相鄰位點引入高自旋Mn2+位點的方式產生Jahn-Teller效應。
通過EXAFS表征和DFT理論計算模擬,說明結構不對稱的Ni-O-Mn位點能夠導致相鄰Ni-O位點的晶格收縮。通過磁性回滯曲線表征驗證了摻入Mn2+能夠增強自旋電子的數目,增強磁化強度(magnetization intensity)。
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光生電子和空穴的自旋失配能夠抑制電荷的復合。Ni-O-Mn節點的d軌道與CO2分子的p軌道實現較強的雜化,d-p軌道重疊增強,因此能夠使得CO2分子的快速吸附和活化。在沒有助催化劑和犧牲試劑下進行光催化反應,這種樣品具有晶格失配的Ni-O-Mn位點,產量達到Ni-O-Ni樣品的CO產量的8.79倍。
參考文獻
Chen Guan, Xiaoyang Yue, Yulong Liao, Quanjun Xiang, Structurally Asymmetric Ni-O-Mn Node in Metal-Organic Layers on Carbon Nitride Support for CO2 Photoreduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202415538
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202415538