太阳能驱动CO2还原制备高附加值化学品是具有前景的解决环境变化的技术,但是如何在光催化还原CO2反应选择性生成特定产物非常困难。
有鉴于此,汕头大学简经鑫教授、佟庆笑教授等报道两个Os复合物(przpOs和trzpOs)用于CO2还原催化剂,实现了选择性还原CO2生成甲烷。
本文要点
(1)
przpOs和trzpOs分子表现较好的CO2还原性能,催化反应速率常数分别为0.544 s-1和6.41 s-1。在AM1.5G光照射下的Si/TiO2/trzpOs光催化还原CO2的主要产物是CH4(法拉第效率达到>90 %),在0.0 V过电势的光电流密度达到-14.11 mA cm-2。
(2)
理论计算结果说明双吡唑和三唑配体的N原子能够稳定CO2加合物中间体,并且随后进一步加氢生成CH4,因此在CO2转化为CH4的反应中表现超高选择性。这些结果的性能能够与目前最先进的Si光电极CO2还原性能媲美,说明分子催化剂对于光电催化转化CO2制备CH4的重要作用。
参考文献
Li, XY., Zhu, ZL., Dagnaw, F.W. et al. Silicon photocathode functionalized with osmium complex catalyst for selective catalytic conversion of CO2 to methane. Nat Commun 15, 5882 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-50244-w
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50244-w