近年来,MOFs在太阳能利用方面得到了广泛的研究。由二级单元(SBU)和有机连接体构成的刚性框架,可在高密度下容纳多个功能的分层组装,而无需活跃的位点聚合。最近的工作还建立了金属氧/氢氧SBUs作为负载EAM催化剂的优良配体,可以分级集成到晶体MOF结构中,以提供优异的光催化析氢性能。
有鉴于此,芝加哥大学林文斌教授报道了一种新颖的策略,将亚铜光敏连接剂和SBU负载的FeII中心整合到双功能FeX@Zr6-Cu MOF(X为Br-,Cl-,AcO-和BF4-)中,以实现可见光催化制氢。
文章要点
1)由于Cu-PS和SBU负载的Fe位点之间的邻近性以及周期性有序的SBU稳定Fe位点,FeX@Zr6-Cu MOF对光催化H2的分解具有很高的活性,周转次数高达33,700,周转频率高达880 h-1。
2)研究发现,通过BIH对Cu-PS激发态的还原淬灭而进行质子还原,从而提供[Cu-PS]-物种,该物种依次向FeII位注入两个电子以生成用于析氢的FeII-H中间体。由于Fe中心的开放配位环境有利于Fe-氢化物中间体的形成,FeX@Zr6Cu的析氢活性与X反阴离子的稳定性有关。
YUNHONG PI, et al, Metal-Organic Frameworks Integrate Cu Photosensitizers and SBU-Supported Fe Catalysts for Photocatalytic Hydrogen Evolution, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c03906
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03906