Edge engineering of platinum nanoparticles via porphyrin-based ultrathin 2D metal–organic frameworks for enhanced photocatalytic hydrogen generation

材料科学 卟啉 光催化 铂纳米粒子 铂金 催化作用 纳米颗粒 化学工程 金属有机骨架 贵金属 配体(生物化学) X射线光电子能谱 金属 光化学 纳米技术 化学 有机化学 受体 生物化学 吸附 工程类 冶金
作者
Hao Zhang,Qiuye Li,Bo Weng,Li‐Na Xiao,Zhihong Tian,Jianjun Yang,Tianxi Liu,Feili Lai
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:442: 136144-136144 被引量:49
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.136144
摘要

Edge-doping engineering in metal nanoparticles (MNPs) is always hard to achieve due to the high surface energy of the hybrid MNPs, while porphyrin-based ultrathin two-dimensional (2D) metal–organic framework (MOF) is demonstrated the positive role in stabilize this structure. Herein, a bottom-up method was developed to prepare platinum nanoparticles (PtNPs)-decorated 2D MOF nanosheets, where a porphyrin ligand of Pd-metalized tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin (PdTCPP) was applied to synthesize ultrathin MOF nanosheets as Zr-TCPP(Pd) in high yield. Attributing to the high superficial area of ultrathin Zr-TCPP(Pd) nanosheets, Pt NPs can well anchor uniformly with small nanoparticle size to obtain 2% Pt/Zr-TCPP(Pd) hybrid nanosheets, which showed a higher photocatalytic hydrogen production rate of 3348 μmol g-1h−1. This is attributed to the coordination between Zr4+ and C = O of PVP, which promotes the contact between PtNPs and Zr-TCPP(Pd) nanosheets. As a result, the long-life electrons of PdTCPP photosensitizers are rapidly transferred to the electron capture center PtNPs, and the photoelectron-hole recombination is effectively inhibited. The apparent quantum efficiency of 2% Pt/Zr-TCPP(Pd) reaches up to 1.56% at 420 nm. The density functional theory (DFT) calculations revealed the Pd-doped position in Pt79 nanoparticle is important that the Pt78Pdsurf. model (Pd atom was doped on the surface of Pt nanoparticle) showed the highest activity with abundant exposed active region.
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