Ny undersøgelse belyser design af heterogene katalysatorer til selektiv kuldioxidfotoreduktion

Anvendelse af kovalente organiske rammer (COF'er) som heterogene katalysatorer for fotokatalytisk CO ₂ reduktion har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed på grund af deres veldefinerede struktur, højt overfladeareal og strukturel modularitet.

Imidlertid, de fleste COF-baserede katalytiske systemer kræver tilstedeværelse af metalkoordinationsenheder som katalytisk aktive steder. Tilgængeligheden af ​​metalholdige byggesten og krystallinske vanskeligheder har i høj grad begrænset antallet af COF-baserede katalytiske systemer.

I en undersøgelse offentliggjort i Avancerede funktionelle materialer , en forskningsgruppe ledet af prof. Wang Ruihu fra Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) fra det kinesiske videnskabsakademi præsenterede den første demonstration af COF'er, der er vært for metalloporphyrin-baserede kulstofprikker (M-PCD@TD-COF, M =Ni, Co og Fe) for selektiv CO ₂ fotoreduktion.

Forskerne udviklede en enkel, men effektiv protokol til rationelt design af COFs-baserede fotokatalytiske systemer. Disse materialer fremstilles let ved let adsorption af molekylære katalysatorer ved COF'er og efterfølgende pyrolyse.

Metoden løser effektivt problemer med COF'er med hensyn til krystallinske vanskeligheder og de begrænsede metalholdige byggesten, hvilket beriger antallet af COF-baserede katalytiske materialer.

Betydningen af ​​denne protokol blev fremhævet af den øgede aktivitet af CO ₂ -til-CO-konvertering, selektivitet i forhold til H2 -generation og katalysatorers holdbarhed.

COF'er skaber et passende miljø for CO ₂ adsorption og aktivering på metalloporphyrin -aktive steder, dermed mulighed for effektiv CO ₂ -til-CO-omdannelse af både ren CO ₂ og den simulerede røggas. Den fotokatalytiske ydeevne overgår dem i molekylære analoger, som rangerer det i første klasse blandt de rapporterede fotokatalytiske systemer med synligt lys.

Metoden til fotokatalytisk CO ₂ reduktion giver en retning for udviklingen af ​​fotokatalytiske materialer. Protokollen for integration af COF'er og kulstofprikker løser ikke kun problemer i COF'er-baserede fotokatalytiske systemer, men også kunne udvides til en bred vifte af materialer bestående af forskellige COF'er og gæstekatalysatormaterialer til konvertering af solenergi og andre applikationer.

Denne undersøgelse åbner en ny vej til at udvikle mere effektive COF-baserede heterogene katalysatorer til fotokatalytisk CO ₂ reduktion.