人工光合作用是以水为电子源，不添加牺牲剂，利用太阳能将CO₂转化为燃料和化学原料，被认为是实现碳中和的一种有效途径。然而，由于多电子参与的CO₂还原和H₂O氧化反应动力学迟缓，目前光催化体系的活性和产物选择性还远远不能令人满意。与气相产物O₂相比，液相中的氧化产物H₂O₂可以更容易地从CO₂光催化气固体系中分离，并且H₂O₂比O₂更有价值。但由于有H₂O₂生成的人工光催化系统中，催化还原位点不仅需要还原CO₂，还要能还原产生的O₂，因此设计能同时实现高效光催化CO₂还原和H₂O₂合成的催化剂是一个挑战性难题。

近日，中山大学廖培钦教授团队通过将多核银簇和铁卟啉整合到金属有机框架（MOF）中，成功合成了两例MOF，Ag₂₇TPyP-Fe和Ag₁₂TPyP-Fe。银纳米粒子不仅能通过局部表面等离子体共振增强光吸收，还能起到氧化作用。通过网状化学，以铁卟啉为桥梁，将等离子体银金属簇空间分隔并均匀分布在MOF上，使银金属簇与铁卟啉协同作用，成功实现人工光合作用。其中，Ag₂₇TPyP-Fe在人工光合作用中表现出优异的性能，CO产率为36.5 μmol g^-1 h^-1，选择性为100%，H2O2产率为35.9 μmol g^-1 h^-1。

Ag₂₇TPyP-Fe在人工光合作用中表现出优异的性能。在以水为电子供体，不添加牺牲剂的情况下，光催化体系中CO产率为36.5 μmol g^-1 h^-1，CO的选择性为100%，H₂O₂产率为35.9 μmol g^-1 h^-1。由于液相中的H₂O₂可以更容易地从CO₂光还原气固体系中分离，可以直接获得浓度高达0.1mM的H₂O₂水溶液。

光致发光光谱和光电化学测试结果表明，银簇和铁卟啉协同作用，可以提供合适的光催化氧化还原电位和快速的电子-空穴分离能力。与此同时，等离子体银簇有局部热效应，在光催化过程中为CO₂活化注入热电子，进一步加速还原过程。机理研究结果表明，在光照下，光生电子与空穴分离，留在氧化端银簇上的空穴发生4e⁻析氧反应（4 e⁻OER），而光生电子则转移到铁卟啉还原端进行2e^-CO₂还原反应（2e^-CO₂RR）和2e-氧还原反应（2e^-ORR）。

由于Ag₂₇TPyP-Fe具有合适的氧化还原电位、有效的电荷转移、银簇的等离子体效应以及CO₂捕获能力，该光催化体系表现出高效的催化性能。这项工作为设计高性能的人工光合作用系统提供了新的见解。