光催化还原CO₂制备合成气是具有前景的技术路线，光催化还原CO2制备合成气能够缓解能源和环境面临的挑战。但是目前如何将CO₂还原和H₂O分解之间分开非常困难，这导致光催化还原CO₂难以生成CO/H₂比例可调节的合成气。

有鉴于此，复旦大学郑耿锋、韩庆等设计了含有Co(II)-吡啶N和Co(II)-亚胺N的双极化子的COF催化剂，这种COF含有三嗪和1,10-菲咯啉-5,6-二酮结构，因此构筑了具有空间分隔催化活性位点的光催化剂，并且在光催化还原CO₂的反应中能够生成CO/H₂比例（1:1~1:3）可调的合成气。

本文要点

（1）

这种双极化子结构能够形成电子-空穴高度分离的状态，其中Co(II)-吡啶N结构作为CO₂活化位点，并且加快加氢催化反应生成*COOH中间体。Co(II)-亚胺N位点提高表面的亲水性促进生成H₂。

（2）

通过这种双极化子能够分开CO₂还原和H₂O分解反应，并且使得bp-Co-COF实现协同方式进行光催化转化CO₂和H₂O。因此bp-Co-COF光催化剂制备合成气的产率达到15.8 mmol g^-1 h^-1，CO/H₂的比例达到1:2，这个性能比以往报道的COF光催化剂性能更好。

参考文献

Chengfeng Zhao, Chao Yang, Ximeng Lv, Shengyao Wang, Cejun Hu, Gengfeng Zheng, Qing Han, Bipolaronic Motifs Induced Spatially Separated Catalytic Sites for Tunable Syngas Photosynthesis from CO₂, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202401004

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202401004