浙江大学单冰研究员等报道基于光催化有机光合成细胞器的多孔结构，设计了新型光电极，这种光电极基于单独的大孔共轭聚合物骨架结构（MCN，macroporous conjugated polymer network），能够将太阳能转化为高能量电子用于CO₂还原生成CH₃OH。

本文要点

（1）

MCN结构的孔提供具有丰富官能团的超分子空腔，能够控制光催化组装体的结构，从而能够规避传统无机催化材料的局限。

（2）

MCN和光催化剂通过非常强的化学连接实现界面稳定结构，使用Co催化剂，光照射MCN进行光催化反应，CO₂还原为CH₃OH的转化效率达到70 %。还原CH₃OH的时间达到100 h，产率仅有非常少的降低。将光电极从1 cm²扩大至100 cm²，光电流能够稳定0.25 A，以85 %的转化效率连续制备CH₃OH，说明这种光催化体系的规模化前景和优异性能。

参考文献

Yanjie Fang, Yifan Gao, Yingke Wen, Xinjia He, Thomas J. Meyer, and Bing Shan*, Photoelectrocatalytic CO₂ Reduction to Methanol by Molecular Self-Assemblies Confined in Covalent Polymer Networks, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c07949

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07949

单冰研究员2015年毕业于美国杜兰大学化学系，导师为Russell H. Schmehl教授，获博士学位；2015-2020年在美国北卡罗来纳大学教堂山分校和美国能源前沿研究中心 (Energy Frontier Research Center) 先后进行博士后和实习研究员的工作，导师为Thomas J. Meyer教授。2020年入选国家青年千人计划并加入浙江大学化学系开展独立研究工作，担任研究员、博士生导师。研究领域为光电催化CO2还原、水分解和固氮，研究工作发表于Nature Energy，PNAS，J. Am. Chem. Soc.，Energy Environ. Sci.，J. Phys. Chem. Lett.等期刊。自2020年以来，单冰研究员在浙江大学化学系建立分子光电催化实验室，搭建包括分子-材料合成与表征、太阳能电池器件制备、光电催化反应监测和效率评估设备平台。

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