JACS:Al2O3界面上Ru-Re双核光催化剂密度和CO2光还原的关系

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开发用于CO2还原的光催化剂是人工光合成中最为关键的目标,目前人们发展了大量担载于无机固体材料(半导体、介孔有机硅烷等)中的光敏剂和催化作用的金属复合物超分子光催化剂,实现了CO2光化学还原反应。


有鉴于此,东京工业大学Osamu Ishitani报道了一种装载于Al2O3界面上的Ru(II)-Re(I)催化剂。发现通过控制催化剂位点之间的距离,加入电子供体,考察CO2气氛中的可见光照射中的光催化性能,发现选择性得到CO。对比实验发现,当单核ReRu分子以比例为1:1的条件担载于Al2O3表面,光催化性能更低。


本文要点

要点1. Al2O3界面担载Ru(II)-Re(I)催化剂的界面负载密度对催化反应性能起到关键性作用,当负载的浓度较低时初始CO2还原速率较快,但是当担载量较多的时候催化剂稳定性更高。该现象是由于界面分子密度较高,光敏剂激发态淬灭速率比例更高。担载浓度较高的时候,催化剂的还原状态中,分子间的电荷转移能够增强催化剂的稳定性,同时提高了CO2还原反应速率。

要点2. Al2O3界面上同时吸附Ru(II)单核光敏剂分子有效的改善了光催化活性:TON提高了10倍,CO生成的TOF提高了3.4倍。



Daiki Saito, Yasuomi Yamazaki, Yusuke Tamaki, and Osamu Ishitani*, Photocatalysis of a Dinuclear Ru(II)-Re(I) Complex for CO2 Reduction on a Solid Surface, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c09170
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09170


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