将铼配位含硒紫精锚定在黑磷量子点上用于自光敏化的CO₂利用
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发布时间：2025-03-16
发布时间：2025-03-16
文章标题：将铼配位含硒紫精锚定在黑磷量子点上用于自光敏化的CO₂利用
内容：
Anchoring Rhenium-Tethered Selenoviologen on Black Phosphorus Quantum Dots for Self-Photosensitized CO2 Utilization
Guoping Li+, Chenjing Liu+, Yanning Qu+, Wenxi He, Yawen Li, Yue Zhu, Zixuan Li, Ni Yan, and Gang He*
全文速览：
设计合成了一种铼配位含硒紫精的黑磷量子点复合物并实现了高效的光催化CO2还原。这种结构具有高比表面积、宽光谱吸收和高效的交错带隙催化特性。含硒紫精与黑磷量子点的结合不仅增强了可见光吸收，还抑制了电子-空穴复合，从而促进紫精自由基中间体的形成和连续两次分子内电子转移过程。该自光敏化系统在可见光激发下，表现出卓越的光催化CO2还原性能，CO生成速率达到41.48 mmol·h⁻¹·g⁻¹、转化数约为428，选择性超过99%。在此基础上，结合钯催化的羰基化反应，该系统成功应用于分子药物和功能聚合物的合成，为CO2的转化和利用提供了新策略。
背景介绍：
环境污染和气候变暖导致全球对碳中和技术的需求日益迫切。近年来，利用低碳甚至零碳清洁能源以及碳捕获或转化技术，成为有效减少CO2和污染物排放的重要手段。其中，利用太阳能将CO2还原为含碳燃料或高价值化学品，是实现碳中和、减轻温室效应的可持续途径。然而，光催化CO2还原系统的效率受限于光敏剂与催化剂之间的电子传输效率以及电子-空穴复合问题。因此，开发高效、稳定的自敏化光催化剂成为研究热点。
文章亮点：
基于以上背景，西安交通大学何刚课题组通过将铼配位含硒紫精共价连接到PEG保护的黑磷量子点表面，形成了BPQDs@PEG-SeV-Re异质结。黑磷量子点的引入增加了比表面积，扩展了光谱吸收范围，并实现了高效的交错能隙催化。该异质结结构经多种光谱表征证实，表现出良好的光电流响应和延长的电子转移态寿命。
本研究还将光催化CO2还原与钯催化的羰基化反应相结合，通过双室反应器，成功合成了高价值的分子药物和功能聚合物，如莫克洛贝米(Moclobemide)和菲诺贝特(Fenofibrate)，以及功能聚合物聚对苯二甲酰对苯二胺。这一策略为CO2的转化和利用提供了新途径，具有潜在的工业应用价值