金属有机框架(MOFs)衍生高含量Zn单原子负载的N掺杂空心碳球用于光热催化CO2转化

近年来,由CO2引起发的海洋酸化,全球变暖等一系列环境问题已受到人们的广泛关注;同时,CO2又可作为一种清洁、无毒、可再生的C1原料,与环氧化合物反应,可生成高附加值的环状碳酸酯。因此,开发高效廉价的CO2环加成催化剂具有重要意义。与传统的多相催化剂(聚合物、多孔氧化物等)相比,多孔碳具有优异的光热效应,可以将光转换成热推进CO2环加成反应的进程。遗憾的是,纯碳材料缺少有效的酸碱催化位点鲜少被用于CO2环加成反应。

近日,德国应用化学在线发表了来自中国科学技术大学江海龙教授课题组的工作,他们通过高温(800℃)热解模板法制备的中空ZIF-8微球,得到了具有高含量Zn单原子负载的N掺杂的空心多孔碳球,原子级分散的Zn/N位点,可分别作为Lewis酸/碱位点,活化环氧化合物和CO2分子;中空的腔体结构能使入射光多次反射,从而增加光的利用效率,提高光热效应。该催化剂通过这些多重功能的协同作用,在室温光照下实现了CO2环加成反应的高效催化。

该工作立足于对MOFs材料的深刻理解,以MOF前驱体制备具有显著光热效应的金属单原子复合催化剂,通过不同功能的理性协同改善了反应在温和条件下的效率,并为推进催化反应进程开辟了一条新途径。

相关工作以“Metal-Organic-Framework-Derived Hollow N-Doped Porous Carbon with Ultrahigh Concentrations of Single Zn Atoms for Efficient Carbon Dioxide Conversion”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上(DOI: 10.1002/anie.201813494)并被评为VIP论文。