Nat. Commun.：四硫富瓦烯基配位聚合物凝胶可见光驱动光催化制氢和CO2还原

通过光催化水或二氧化碳（CO₂）还原制取氢气，将太阳能转化为燃料，可以高效、可持续地实现急需的可再生化石燃料替代品。低分子量凝胶（LMWG）基连接体和合金属离子组装而成的配位聚合物凝胶（CPG）是光催化领域中一种很好的设计策略。

基于此，印度贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心Tapas Kumar Maji（通讯作者）等人报道了一种软加工金属-有机杂化材料，其可以在可见光和阳光直射下光催化水产生氢气和将CO₂还原为CO和CH₄。

作者通过酰胺键将四硫富瓦烯（TTF）和三吡啶（TPY）衍生物结合，合成了四足低分子量凝胶剂（LMWG），得到了TPY-TTF LMWG。TPY-TTF LMWG作为连接剂，该凝胶剂分子与Zn^II离子自组装形成配位聚合物凝胶（CPG），即Zn-TPY-TTF CPG。

实验测试发现，受电荷转移相互作用的调节，Zn-TPY-TTF CPG具有很高的光催化活性，其光催化水生产氢气的速率为530 μmol g^-1 h^-1，光催化CO₂还原为CO的速率为438 μmol g^-1 h^-1并且选择性超过99%。

此外，通过将具有纳米带形貌的Zn-TPY-TTF CPG与Pt纳米颗粒偶联，原位形成了稳定的Pt@Zn-TPY-TTF CPG，实验测试发现其光催化制取氢气的活性增加了数倍，达到了14727 μmol g^-1 h^-1。重要的是Pt@Zn-TPY-TTF CPG光催化CO₂还原产生CH₄的速率达到了292 μmol g^-1 h^-1，并且选择性超过了97%，而不是CO。

因此，Zn-TPY-TTF CPG和Pt@Zn-TPY-TTF CPG在环境条件下都表现出太阳光驱动的光催化活性潜力。作者通过原位DRIFT研究和密度泛函理论（DFT）计算阐明了CPG催化剂在可见光和太阳光直射下电荷转移调节CO₂还原生成CO/CH₄的潜在机理。

Charge-transfer regulated visible light driven photocatalytic H₂ production and CO₂ reduction in tetrathiafulvalene based coordination polymer gel. Nat. Commun., 2021, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106819.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106819.

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Nat. Commun.：四硫富瓦烯基配位聚合物凝胶可见光驱动光催化制氢和CO2还原

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