金属有机骨架资料（MOFs）光催化和电催化运用研讨取得新进展

  金属有机骨架资料（MOFs）是由金属离子/簇与有机配体以高度有序的方法衔接而成的一类多孔资料。因其结构上的多样性、多孔性、可取舍性以及超高比表面积等优异特性，近年来MOFs在许多研讨范畴呈现出潜在的运用远景，深度研制其功用运用已成为当今的研讨热门。

  最近，中国科学技术大学江海龙教授研讨组经过与张群教授、俞书宏教授、罗毅教授以及福州大学李朝晖教授展开协作，针对光活性无机半导体资料在光催化CO2过程中吸附CO2才能弱的难题，提出了选用广谱吸光MOFs在其有用富集CO2的一起将CO2光催化复原为有用化学品的战略。研讨人员挑选了一种由卟啉四羧酸配体与锆离子构筑的MOF（PCN-222），经过有用整合CO2捕获与可见光光催化双功用于一体，完成了从CO2到甲酸根离子的高效/高挑选性转化。研讨标明，PCN-222光复原CO2的活性远高于其卟啉四羧酸配体（分子催化剂）。其协作者张群教授研讨组经过详尽解读超快瞬态光谱和稳态/瞬态荧光光谱数据，发现PCN-222骨架中存在的一类长寿命电子圈套态在有用按捺光生电子-空穴复合方面的微观动力学机制，然后提醒了该MOFs资料光催化转化功率与光生电子-空穴别离功率之间的联系。这项研讨作业不只有助于加深对MOFs光催化过程中光生载流子效果机制的了解，也为后继研制更高效的MOFs光催化剂开辟了新的视界。相关研讨论文以“Visible-LightPhotoreductionofCO2inaMetal-OrganicFramework:BoostingElectron-HoleSeparationviaElectronTrapStates”为题宣布在《美国化学会志》（J.Am.Chem.Soc.2015,DOI:10.1021/jacs.5b08773），论文一起榜首作者为博士生徐海群和胡嘉华。

  另一方面，以MOFs为模板构筑多孔碳资料近年来也倍受重视。但是，运用MOFs作为前驱体，取得集许多长处于一身的多孔碳资料并发生优胜的电化学功能，现在仍有很大的应战。江海龙教授研讨组经过与熊宇杰教授组、俞书宏教授组展开协作，规划合成了一系列与ZIF-8及ZIF-67具有相同拓扑构筑的、根据不同Zn/Co份额的双金属MOFs（BMZIFs），发现以BMZIFs为模板高温煅烧得到的多孔碳资料可以有用结合ZIF-8和ZIF-67各自碳化产品的优势，然后一起具有高比表面积、高孔结构和分等级巨细孔道、均匀氮掺杂、CoNx活性位以及高石墨化程度等特性。研讨标明，具有最优Zn/Co份额的BMZIF-20煅烧取得的多孔碳氧复原反响（ORR）活性与商业化的Pt/C催化剂适当。而进一步P掺杂后的催化剂ORR功能（活性、循环稳定性以及甲醇反抗腐蚀才能）更是优于Pt/C及简直一切MOFs基碳电极资料，其半波电位高达-0.12V（vs.Ag/AgCl）。这项研讨作业为理性规划MOFs基电极资料供给了新的思路。相关研讨论文以“FromBimetallicMetal-OrganicFrameworktoPorousCarbon:HighSurfaceAreaand

  上述作业得到了科技部973方案、国家自然科学基金、国家国家立异人才方案青年项目、中科院战略性先导专项、中心高校根本科研业务费专项资金等项目的赞助。

  (微标准物质科学国家实验室、化学与资料科学学院、姑苏纳米科技协同立异中心、科研部)