链接器工程的三明治结构金属有机框架复合材料,以优化光催化H2生产
Siyuan Wang1, Zhiwen Ai1, Xinwei Niu2
1Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, Department of Chemistry, Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials (iChEM), University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui, 230026, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|July 8, 2023
概括
本研究探讨了微环境如何影响使用金属有机框架 (MOF) 复合材料的光催化生产. 在MOF外上定制功能组通过优化电荷分离和催化活性,显著提高的生产率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 微环境在热催化中的作用已经确立,但其对光催化物的微妙影响需要进一步研究.
- 金属有机框架 (MOF) 为催化应用提供可调节的结构.
- 可见光驱动的光催化生产是可再生能源研究的一个关键领域.
研究的目的:
- 构建和研究三明治结构的MOF复合材料,用于增强可见光光催化生产.
- 系统地研究MOF外 (UiO-66-X) 上不同功能组对微环境和光催化性能的影响.
- 阐明微环境影响电荷分离和催化活动的机制.
主要方法:
- 一系列三明治结构MOF复合材料的合成:UiO-66-NH2@Pt@UiO-66-X,其中X代表不同的功能组.
- 对MOF复合材料进行表征,以确认结构,光吸收和负载.
- 在可见光照射下对光催化生产速度的评估.
- 机械学研究,以了解MOF核心,Pt站点和功能化外之间的相互作用.
主要成果:
- 光催化生产率根据UiO-66-X外中的功能组 (X) 显著变化,按照以下顺序: -H > -Br > -NA > -OCH3 > -Cl > -NO2.
- 最优的复合材料,UiO-66-NH2@Pt@UiO-66-H,实现了2708.2μmolg-1h-1的气生产率,大约是最不有效的复合材料 (UiO-66-NH2@Pt@UiO-66-NO2) 的222倍.
- 在复合材料中相同的光吸收和Pt负载证实了-X组对微环境的调制是影响性能的主要因素.
结论:
- 在MOF外上的功能组关键调节Pt位点和UiO-66-NH2核心周围的微环境,显著影响光催化生产.
- 在UiO-66-NH2核心中的电荷分离和Pt位点上的质子减小之间的最佳平衡,由-H功能组实现,导致优越的光催化活性.
- 这项工作强调了精确控制基于MOF的光催化剂中的微环境对于高效的生产的重要性.
