多相光催化剂的配位化学设计研究在Chemical Society Reviews发表综述论文

太阳能被认为是21世纪最清洁的能源,而光催化是一种可以直接将太阳辐射能转化为化学能的途径,是极具发展潜力的新能源技术。多相催化剂因其易与反应产物分离、便于实施工业化和优异的再循环能力等优点,被广泛应用于光催化体系中。与此同时,均相光催化剂具有高活性及选择性的催化位点和易调节的光吸收能力,也受到业界极大的关注。有鉴于此,目前光催化剂设计中的一个主要发展趋势是旨在同时结合均相和多相催化剂两者的优点,而配位化学恰恰在其中起着重要的桥梁作用。近日,iChEM研究人员、中国科学技术大学熊宇杰教授课题组基于前期工作基础,在重要化学综述期刊Chemical Society Reviews上撰写了题为“Coordination chemistry in the design of heterogeneous photocatalysts”的综述性论文(Chem. Soc. Rev. 2017, Advance Article, DOI: 10.1039/C6CS00727A),系统论述了配位化学在多相光催化领域中的应用。


熊宇杰课题组在多相光催化与配位化学的交叉领域开展了一系列工作。例如:2014年针对特定气相光催化反应中气体分子难以同步捕捉的问题,设计了一类金属有机骨架(MOF)与半导体形成的核壳结构,可以将半导体光生电子高效传递给MOF内核,进而将MOF上吸附的二氧化碳分子定向转化为甲烷,提高了二氧化碳转化燃料反应的活性和选择性(Advanced Materials 2014, 26, 4783);2016年针对宽带隙有机半导体材料吸光范围的局限性,借鉴了均相配位化合物中金属中心与配体分子之间的电荷转移跃迁过程,将配位化学的理念引入于有机固体材料中,利用电荷转移跃迁与带间跃迁形成互补型的广谱吸光,可以在广谱太阳光范围内进行光催化制氢(Advanced Materials 2016, 28, 6959)。

该综述论文系统综述了配位化学在多相光催化领域中的典型应用、最新研究进展和关键先进光谱表征技术,明晰了配位化学在多相光催化剂设计中精准构筑催化位点、调控光吸收特性和操纵电荷动力学三个方面的重要作用,揭示了各种催化材料体系中的普适性原理,总结了配位化学在多相光催化剂设计中的基本原则,并展望了该研究领域面临的挑战与未来发展方向。

相关工作得到了科技部973计划、国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目的资助,该综述论文作者包括中国科学技术大学高超博士、王靳博士和徐航勋教授。

论文链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/cs/c6cs00727a

(化学与材料科学学院,能源材料化学协同创新中心,合肥微尺度物质科学国家实验室)

发布日期:2017/4/14 发布者:网站管理员 点击数:705【打印