中国科学技术大学江海龙教授课题组通过直接热解Fe和Ni掺杂ZnO纳米颗粒组装的MOFs,精确构建了一种Fe和Ni单原子对修饰的N掺杂碳催化剂,即新型Fe1-Ni1-N-C催化剂。由于相邻Fe和Ni单原子的协同作用,Fe1-Ni1-N-C电催化CO2还原的性能显著提高,远远超过Fe或Ni单原子单独存在的Fe1-N-C和Ni1-N-C。此外,Fe1-Ni1-N-C在Zn-CO2电池中也表现出优异的CO选择性和耐久性。理论模拟表明,在Fe1-Ni1-N-C中,单个Fe原子可以通过非键合作用被相邻的单个Ni原子活化,显著促进COOH*中间体的形成,从而加速整体CO2的还原。相关工作以《Non-Bonding Interaction of Neighboring Fe and Ni Single-Atom Pairs on MOF-Derived N-Doped Carbon for Enhanced CO2 Electroreduction》为题在《Journal of the American Chemical Society》上发表论文。
中国科学技术大学江海龙教授课题组将双金属Pd3Cu NPs加入到金属-有机框架UiO-66中,所合成的Pd3Cu@UiO-66复合材料表现出独特的CO2加氢性能。研究发现,Zr-oxo簇上的缺陷位点能够捕获和活化CO2分子。而且,MOF连接体可吸收太阳能,产生光生电子并将其迁移到Zr-oxo簇中,最终跃迁到CO2*的反键轨道,生成HCOO*物种,加速CO2的活化。而限域的Pd3Cu NPs可通过均裂机制来活化H2,同时又与活化CO2分子的Zr-oxo团簇非常接近,这大大提高了反应效率。最终,Pd3Cu@UiO-66复合材料在200℃、1.25 MPa、光照下,甲醇产率达到了340 μmol g-1 h-1,明显高于负载Pd3Cu的UiO-66(Pd3Cu/UiO-66,192 μmol g-1 h-1)。相关工作以《Light-Assisted CO2 Hydrogenation over Pd3Cu@UiO-66 Promoted by Active Sites in Close Proximity》为题在《Angewandte Chemie International Edition》上发表论文。值得注意的是,这也是江海龙教授在《Angewandte Chemie International Edition》上发表的第20篇论文。江海龙教授课题组主页:http://staff.ustc.edu.cn/~jianglab/