Elucidating the Origin of Hidden Limitations in Ru-Complex/Ag/Polymeric Carbon Nitride Hybrid Photocatalysts for Visible-Light CO 2 Reduction

化学 选择性 人工光合作用 量子产额 氮化碳 光催化 格式化 光化学 配体(生物化学) 甲酸甲酯 催化作用 氧化还原 产量(工程) 氮化物 碳纤维 还原(数学) 选择性还原 可见光谱 分解 太阳能燃料 甲醇 化学工程 分子 纳米技术 协同催化 石墨氮化碳 反应中间体 反应机理 组合化学 半导体 二氧化碳电化学还原 混合材料 能量转换效率
作者
ryuichi nakada,Rikuya Nagao,Jo Onodera,Xian Zhang,Masahito Oura,Megumi Okazaki,Toshiya Tanaka,Riku Koda,M Tanaka,K Onda,Kazuhiko Maeda
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (10): 10924-10933
标识
DOI:10.1021/jacs.5c21374
摘要

Artificial photosynthesis that converts CO2 into value-added chemicals under mild conditions remains a key goal in sustainable catalysis. Hybrid photocatalysts that integrate molecular CO2 reduction cocatalysts with semiconductor light absorbers provide a versatile platform to combine molecular-level selectivity with solid-state photostability. However, their quantum efficiencies have generally remained low, partly because side reactions of the molecular component have been overlooked. Here we show that suppressing a photochemical ligand-exchange reaction of a surface-anchored Ru complex, trans(Cl)-[Ru(bpy(CH2PO3H2)2)(CO)2Cl2], markedly enhances photocatalytic CO2 reduction over a well-established Ag-loaded polymeric carbon nitride hybrid. The suppression of this undesirable photochemical reaction is achievable under low-intensity visible light when the Ru complex is loaded at a high density. The optimized system achieves selective CO2-to-formate conversion with an apparent quantum yield of 27.7% at 400 nm and a formate selectivity greater than 99%. Spectroscopic analyses reveal that the suppression of photochemical ligand exchange maintains the original Ru coordination environment with large driving force for CO2 reduction, thereby stabilizing the catalytic cycle and facilitating efficient interfacial electron transfer. These results reveal an unrecognized limitation in molecule/semiconductor hybrid photocatalysts─photochemical ligand exchange of the molecular cocatalyst─and demonstrate that controlling such side reactions offers an important strategy to design high-efficiency CO2 reduction systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
miao发布了新的文献求助10
刚刚
简单诗翠完成签到,获得积分10
刚刚
故意的凡双完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
咕咕完成签到,获得积分10
1秒前
Liii完成签到,获得积分10
1秒前
香蕉凤凰发布了新的文献求助10
1秒前
迷路的夏之完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
WIND-CUTTER完成签到,获得积分10
2秒前
沉静大有完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
ZSmile发布了新的文献求助200
2秒前
陈jiajia发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
chariot完成签到,获得积分10
3秒前
xiaobei完成签到,获得积分10
3秒前
chenqiuyu发布了新的文献求助10
4秒前
Hup完成签到,获得积分20
4秒前
称心芷天完成签到 ,获得积分10
4秒前
自然的人雄完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
MELLISA关注了科研通微信公众号
6秒前
6秒前
6秒前
高分求助中
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 800
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Materials selection in mechanical design 500
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6477843
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8279558
关于积分的说明 17657947
捐赠科研通 5560067
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2910942
邀请新用户注册赠送积分活动 1887930
关于科研通互助平台的介绍 1741499