Metalloporphyrin-Based Metal–Organic Frameworks for Photocatalytic Carbon Dioxide Reduction: The Influence of Metal Centers

光催化 二氧化碳电化学还原 金属 吸附 金属有机骨架 氧化还原 化学 选择性 二氧化碳 无机化学 溶剂 催化作用 材料科学 光化学 有机化学 一氧化碳
作者
Qian Li,Keke Wang,Heyu Wang,Mengmeng Zhou,Bolin Zhou,Yanzhe Li,Qiang Li,Qin Wang,Hai‐Min Shen,Yuanbin She
出处
期刊:Processes [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:11 (4): 1042-1042 被引量:9
标识
DOI:10.3390/pr11041042
摘要

Photocatalysis is one of the most promising technologies to achieve efficient carbon dioxide reduction reaction (CO2RR) under mild conditions. Herein, metalloporphyrin-based metal–organic frameworks (MOFs) with different metal centers, denoted as PCN-222, were utilized as visible-light photocatalysts for CO2 reduction. Due to the combination of the conjugated planar macrocyclic structures of metalloporphyrins and the stable porous structures of MOFs, all PCN-222 materials exhibited excellent light-harvesting and CO2-adsorbing abilities. Among the studied MOFs of varied metal centers (M = Pt, Fe, Cu, Zn, Mn), PCN-222(2H&Zn) exhibited the highest photocatalytic CO2RR performance, with an average CO yield of 3.92 μmol g−1 h−1 without any organic solvent or sacrificial agent. Furthermore, this was three and seven times higher than that of PCN-222(Zn) (1.36 μmol g−1 h−1) and PCN-222(2H) (0.557 μmol g−1 h−1). The superior photocatalytic activity of PCN-222(2H&Zn) was attributed to its effective photoexcited electron–hole separation and transportation compared with other PCN-222(2H&M) materials. The obtained results indicate that Zn ions in the porphyrin’s center played an important role in the reaction of active sites for the adsorption–activation of CO2. In addition, PCN-222(2H&Zn) showed the highest CO2 selectivity (almost 100%) and stability. This work provides a clear guide for the design of efficient photocatalysts.

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