Nano Energy：金属有机层上的单原子，用于光催化CO2还原- 大数跨境

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Nano Energy：金属有机层上的单原子，用于光催化CO2还原

科学材料站

2020-11-13

导读：该工作通过以前开发的配体替代方法，从3D庞大的Co-MOF大规模制备了2D超薄Co-MOL。所制备得到的催化剂具有优异的光催化性能，优于目前报道的光催化剂。这项工作为开发简单和廉价的光催化系统进行能量

文章信息

金属有机层作为开发用于光催化CO2还原的单原子催化剂的平台

第一作者：Ji-Hong Zhang，Wei Yang

通讯作者：钟地长，司锐，王红娟

单位：天津理工大学新能源材料与低碳技术研究院，中国科学院上海应用物理研究所

研究背景

CO2的过量排放最终会破坏碳平衡，引发许多严重的环境问题。利用清洁而丰富的太阳能推动二氧化碳催化还原成增值的化学产品。这种方法不仅可以解决环境问题，还可以解决即将到来的能源危机。其中必须解决的关键点是建立高效催化系统。

在过去的几十年里，已经构建了许多光化学系统，将CO2转化为CO、CH4、HCOOH和其他碳氢化合物。然而，对于这些具有高催化效率的系统，催化剂或光敏剂中的贵金属是不可缺少的，这限制了它们的广泛应用，目前仍迫切需要有效的解决方案。

文章简介

近日，天津理工大学新能源材料与低碳技术研究院钟地长老师、王红娟老师联合中国科学院上海应用物理研究所司锐老师在国际期刊Nano Energy上发表题为“Metal-organic layers as a platform for developing single-atom catalysts for photochemical CO2 reduction”的研究工作。

该工作通过以前开发的配体替代方法，从3D庞大的Co-MOF大规模制备了2D超薄Co-MOL。然后，通过在g-C3N4形成过程中对超薄Co-MOLs进行热解，成功地转移并锚定了g-C3N4上的Co（II）位点，从而获得了一系列固定g-C3N4催化剂的单个Co（II）位点（g-C3N4-MOLs-X）。

所制备得到的催化剂具有优异的光催化性能，优于目前报道的光催化剂。这项工作为开发简单和廉价的光催化系统进行能量转化开辟了一条新途径。

本文要点

要点一：本文首先利用作者最近提出的配体置换方法，制备了一种大规模的Co-MOLs。然后研究者通过建立Co-MOLs与半导体g-C3N4之间的紧密联系，初步制备出高效廉价的光化学CO2还原催化剂。

在以尿素为前驱体制备g-C3N4过程中，通过超薄的2D-Co-MOLs的热裂解来实现二者的键合，其中，分子基质中的Co（II）位点可以转移并锚定在g-C3N4超薄层上。结果表明，MOLs的约束效应可以有效地阻止Co原子在热解过程中的扩散，制备出一种高负载、高分散的单Co（II）位g-C3N4基光催化剂。

要点二：结果表明，MOLs的约束效应可以有效地阻止Co原子在热解过程中的扩散，制备出一种高负载、高分散的单Co（II）位g-C3N4基光催化剂。该催化剂与光敏剂相结合的光催化剂在CH3CN/H2O体系中具有很高的光催化转化CO的性能，其CO生成率可达464.1μmol·g-1·h-1，分别是以大块CO-MOF和CoCl2为钴源的催化剂的3倍和222倍。

文章链接

Metal-organic layers as a platform for developing single-atom catalysts for photochemical CO2 reduction

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520311162