劉曰利研究員團隊在《Nature Communications》發(fā)表單原子催化最新研究成果
太陽(yáng)能驅動(dòng)的CO2轉化為高價(jià)值化學(xué)品或低碳燃料是實(shí)現“雙碳”目標的有效途徑之一。開(kāi)發(fā)具有高催化活性、高產(chǎn)物選擇性的催化劑是實(shí)現這一目標的首要挑戰之一。金屬雙原子催化劑具有獨特的雙原子位點(diǎn)和電子特性，將金屬單原子錨定在共價(jià)有機框架上，實(shí)現單原子催化劑的雙功能設計與電子環(huán)境調控，是實(shí)現高效光催化性能的核心關(guān)鍵。
劉曰利研究員提出通過(guò)雙原子協(xié)同效應整合光學(xué)和催化活性中心的新策略，巧妙地設計了合成原子分散的雙金屬光催化材料LaNi-Phen/COF-5，賦予催化劑兼具高效光吸收和高效電荷分離的雙重特性，實(shí)現了高性能光催化還原CO2。在光催化CO2還原反應中，不存在任何光敏劑的情況下，CO的產(chǎn)率為605.8 μmol g-1?h-1，相比于純COF-5膠體提升15.2倍，CO產(chǎn)物選擇性高達98.2%，且具有優(yōu)異的光催化穩定性。
LaNi-Phen/COF-5催化劑的制備表征與光催化還原CO2性能圖
LaNi-Phen/COF-5雙金屬光催化材料綜合利用金屬單原子效應、雙原子催化劑的協(xié)同作用以及COF的高度可設計性，具有高光吸收率、高催化活性和高產(chǎn)物選擇性等優(yōu)點(diǎn)，有效地解決了光催化還原CO2面臨的瓶頸問(wèn)題，為雙功能化金屬單原子催化劑的結構設計以及高效太陽(yáng)能CO2轉化與利用技術(shù)提供新思路。
劉曰利，武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室研究員，入選湖北省杰出青年人才、武漢市千企萬(wàn)人計劃。2006年在武漢大學(xué)獲得博士學(xué)位。2008至2010年在法國CEA?Grenoble從事博士后研究。主要從事信息功能材料的開(kāi)發(fā)與物理效應研究。擔任“Journal of Nanomaterials”首席客座編輯、“Frontiers in Materials”及“Materials”客座編輯，“eScience”“Rare Metals”及“安全與環(huán)境”青年編委。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37545-2
審稿人：陳琳