李欣, 吕泽, 钟毅, 徐红, 毛志平, 张琳萍
LI Xin, LV Ze, ZHONG Yi, XU Hong, MAO Zhiping, ZHANG Linping
摘要: 将太阳能驱动的CO2光催化还原为高附加值化学品(如甲酸、甲醇等), 是缓解温室效应与实现碳资源循环利用的前沿策略之一. 采用溶剂热法引入-NH2, -OCH3, -Br和-NO2等官能团修饰的对苯二甲酸, 制备系列不同配体功能化X-MIL-101(Fe) MOFs催化材料. 利用X射线衍射(XRD)、元素分析(EA)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、光电流响应(it)、电化学阻抗谱(EIS)和荧光光谱(PL)等手段系统表征了材料的结构、形貌与光电性质. 研究表明, 官能团的电子性质显著调控材料的光吸收、能带结构与载流子行为: 给电子基团(-NH2、-OCH3)增强光响应并促进电荷分离; 吸电子基团(-Br、-NO2)则抑制光吸收与电子转移. 在苯环取代基中, 氨基的给电子能力通常强于甲氧基, 因此在模拟太阳光下进行CO2还原性能测试, 氨基修饰的NH2-MIL-101(Fe)表现最优, 其光电流响应最强、电荷分离效率最高, 在纯水体系中甲酸生成速率达28.13 μmol g?1 h?1; 加入牺牲剂后进一步提升至42.61 μmol g?1 h?1, 较未修饰MIL-101(Fe)提升3.45倍. 该材料同时展现出良好的可重复使用性, 循环4次后活性保持率达93.92%. 本研究从配体官能团结构角度, 为设计高效稳定的MOFs基CO2光还原催化剂提供了理论依据与实验参考.
中图分类号:
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