Ferrocene-boosting Zr-MOFs for efficient photocatalytic CO2 reduction: A trade-off between enhancing LMCT and frustrating Lewis acid

路易斯酸 光催化 二茂铁 化学 金属有机骨架 吸附 光化学 X射线光电子能谱 电子转移 催化作用 电子顺磁共振 氧化还原 材料科学 无机化学 化学工程 电化学 有机化学 工程类 物理化学 核磁共振 物理 电极
作者
Xia Li,Wenxi Zhou,Yifan Xu,Zhengqiang Xia,Xinzhi Wang,Qi Yang,Gang Xie,Sanping Chen,Shengli Gao
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:451: 138747-138747 被引量:56
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.138747
摘要

The introduction of rich-electron ligands is a promising strategy to improve the ligand-to-metal charge transfer (LMCT) ability of metal–organic frameworks (MOFs) for efficient photocatalytic CO2 reduction reactions (CO2RR), while the resulting impaired Lewis acid sites go against stable bonding with CO2 and hinder the electron transfering to CO2. It is thus the key to search a trade-off between increasing LMCT and frustrating Lewis acid. Herein, the ferrocene (Fc) modified UiO-66 series MOFs, NH2-UiO-66-Fc, have been prepared to optimize LMCT for boosting CO2RR through a simple solvent-assisted ligand incorporation (SALI) method. Theoretical calculation and systematic experiments, including photoelectrochemical measures, in situ electron paramagnetic resonance, fluorescence probe analysis and X-ray photoelectron spectroscopy indicate that with increasing Fc content, the LMCT energy of MOFs significantly decreases from 2.66 to 2.10 eV based on the established electron transfer double-channel mechanism, while the Lewis acidity of Zr sites reduces with the CO2 adsorption energy (Ead) ranging from −1.061 to −0.632 eV. Through introducing an optimal Fc content, NH2-UiO-66-Fc(2.0) integrating satisfactory LMCT ability and Lewis acidity shows superior photocatalytic CO2RR performance (CO yield: 90.65 μmol·g−1·h−1), about 13 times higher than that of the unmodified MOF and superior to most reported pristine MOF photocatalysts. DFT calculation demonstrates that the excellent performance of NH2-UiO-66-Fc(2.0) is attributed to the lowest energy barrier of 1.50 eV for the rate-limiting step of *COOH formation. In this work, such a simple post-modification strategy for facilitating the whole electron transfer path of photocatalytic CO2RR will provide a new way to construct high-performance MOFs-based CO2RR photocatalysts.
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
蝶步韶华发布了新的文献求助10
刚刚
瑞思摆发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
2秒前
Ma完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
科研通AI5应助飘逸的麦片采纳,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
我是老大应助科研通管家采纳,获得20
5秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
在水一方应助这瓜不卖采纳,获得10
5秒前
冰魂应助科研通管家采纳,获得100
5秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
6秒前
7秒前
寒冷念文发布了新的文献求助10
8秒前
小张完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
魏煜佳发布了新的文献求助10
9秒前
缥缈的寄云应助绿色植物采纳,获得10
10秒前
Lred发布了新的文献求助10
11秒前
章鱼烧225完成签到,获得积分10
11秒前
Yuliu发布了新的文献求助10
11秒前
Orange应助陈子旋采纳,获得10
12秒前
李健应助司徒恋风采纳,获得10
13秒前
所所应助孤独的小屁孩采纳,获得10
14秒前
章鱼烧225发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
QQ完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
tgd完成签到,获得积分10
16秒前
陈子旋完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
高分求助中
Mass producing individuality 600
Algorithmic Mathematics in Machine Learning 500
非光滑分析与控制理论 500
Разработка метода ускоренного контроля качества электрохромных устройств 500
A Combined Chronic Toxicity and Carcinogenicity Study of ε-Polylysine in the Rat 400
Advances in Underwater Acoustics, Structural Acoustics, and Computational Methodologies 300
Effect of clapping movement with groove rhythm on executive function: focusing on audiomotor entrainment 200
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3826664
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3368977
关于积分的说明 10453373
捐赠科研通 3088541
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1699175
邀请新用户注册赠送积分活动 817281
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 770148