Photosynthetic System Based on a Polyoxometalate-Based Dehydrated Metal–Organic Framework for Nitrogen Fixation

化学 固氮酶 多金属氧酸盐 固氮 人工光合作用 反键分子轨道 金属有机骨架 催化作用 氮气 光催化 电子转移 光化学 纳米技术 电子 原子轨道 吸附 有机化学 材料科学 量子力学 物理
作者
Fengrui Li,Tuo Ji,Weichao Chen,Wei Du,You-Zeng Hao,Ying Sun,Weilin Chen
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.3c03472
摘要

In nature, biological nitrogen fixation is accomplished through the π-back-bonding mechanism of nitrogenase, which poses significant challenges for mimic artificial systems, thanks to the activation barrier associated with the N≡N bond. Consequently, this motivates us to develop efficient and reusable photocatalysts for artificial nitrogen fixation under mild conditions. We employ a charge-assisted self-assembly process toward encapsulating one polyoxometalate (POM) within a dehydrated Zr-based metal-organic framework (d-UiO-66) exhibiting nitrogen photofixation activities, thereby constructing an enzyme-mimicking photocatalyst. The dehydration of d-UiO-66 is favorable for facilitating nitrogen chemisorption and activation via the unpaired d-orbital electron at the [Zr6O6] cluster. The incorporation of POM guests enhanced the charge separation in the composites, thereby facilitating the transfer of photoexcited electrons into the π* antibonding orbital of chemisorbed N2 for efficient nitrogen fixation. Simultaneously, the catalytic efficiency of SiW9Fe3@d-UiO-66 is enhanced by 9.0 times compared to that of d-UiO-66. Moreover, SiW9Fe3@d-UiO-66 exhibits an apparent quantum efficiency (AQE) of 0.254% at 550 nm. The tactics of "working-in-tandem" achieved by POMs and d-UiO-66 are extremely vital for enhancing artificial ammonia synthesis. This study presents a paradigm for the development of an efficient artificial catalyst for nitrogen photofixation, aiming to mimic the process of biological nitrogen fixation.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
万能图书馆应助liuliuliu采纳,获得10
2秒前
昵称完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
葡挞发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
10秒前
11秒前
11秒前
研友_nPol2L发布了新的文献求助10
12秒前
Ethan发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
纯2025留下了新的社区评论
12秒前
jingtan发布了新的文献求助10
13秒前
orixero应助你是龙也好采纳,获得10
14秒前
15秒前
liusui发布了新的文献求助10
15秒前
1234567xjy发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
QF发布了新的文献求助10
17秒前
Singularity应助初雪平寒采纳,获得10
17秒前
思睿拜发布了新的文献求助10
17秒前
19秒前
19秒前
Toxic完成签到 ,获得积分10
19秒前
19秒前
zz关闭了zz文献求助
22秒前
晒太阳的鱼完成签到 ,获得积分10
22秒前
原野小年发布了新的文献求助10
23秒前
小马甲应助刀光照亮黑夜采纳,获得10
23秒前
思睿拜完成签到,获得积分10
24秒前
26秒前
DK应助柯佳君采纳,获得10
27秒前
28秒前
28秒前
隐形曼青应助可靠的南霜采纳,获得10
28秒前
勤奋的灯完成签到 ,获得积分10
29秒前
momo发布了新的文献求助10
30秒前
Forward发布了新的文献求助10
30秒前
liusui完成签到 ,获得积分10
30秒前
布丁完成签到,获得积分10
30秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Handbook of Qualitative Cross-Cultural Research Methods 600
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3138986
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2789907
关于积分的说明 7793124
捐赠科研通 2446296
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1301017
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626087
版权声明 601096