KAUST开发一种金属有机框架MOF材料用于高效光催化分解水制氢

KAUST开发一种新型光催化剂,这是一种基于金属有机框架(MOF)材料用于高效光催化分解水制氢,使研究人员离利用太阳光生成清洁氢燃料又近了一步。

KAUST开发一种金属有机框架MOF材料用于高效光催化分解水制氢
在MOF支架中,有机连接子(灰色)充当光子天线;
来自连接子的电子被转移到金属链(粉红色),并用于从水产H2。

利用太阳能高效制造绿色燃料是许多催化研究人员的终极目标。然而,要找到高效、低成本的水分解光催化剂仍然具有挑战性。该研究目的是利用MOFs找到可持续的光催化水分解材料。

MOF由金属离子组成,这些金属离子通过碳基有机连接剂以高度规则且重复的二维或三维阵列连接。通过改变金属和有机成分,可以制成各种材料。这种模块化使MOF成为一个很好的平台,可以使人们对光催化过程有基本的了解。

对于该研究最新工作,Gascon,Kolobov,Amandine Cadiau和他们的同事创造了一种MOF,该MOF将钛金属离子与H4TBAPy结合使用,H4TBAPy是一种有机连接剂,可以从广泛的太阳光中吸收能量。通过将H4TBAPy与钛相结合,该团队旨在创造一种能够有效地将这些能量加以利用的材料。

该团队显示,光激活MOF中的钛对于光催化水分解的产氢部分具有理想的能级。MOF的有机部分就像一个天线,它收集光并将能量传输到金属节点,金属节点激活它进行催化转化。

虽然与一些无机半导体相比,新型MOF的析氢反应活性不高,但其性能已经是最好的钛基MOF材料之一。就光催化应用而言,MOF仍处于起步阶段。研究人员相信,模块化的构造方法为性能改进提供了无限的可能性,他们正在朝这个方向迈出第一步。

要更好地理解催化剂在光照下的工作原理,每一步都很重要。目前,该研究团队主要目标是提出能够有效进行整体水分解的新型MOF结构。

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