Engineering Single-Atom Active Sites on Covalent Organic Frameworks for Boosting CO2 Photoreduction

化学 Boosting(机器学习) 共价键 Atom(片上系统) 光化学 纳米技术 有机化学 机器学习 计算机科学 嵌入式系统 材料科学
作者
Lei Ran,Zhuwei Li,Bei Ran,Jiaqi Cao,Yue Zhao,Teng Shao,Yurou Song,Michael K.H. Leung,Licheng Sun,Jungang Hou
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (37): 17097-17109 被引量:438
标识
DOI:10.1021/jacs.2c06920
摘要

Solar carbon dioxide (CO2) conversion is an emerging solution to meet the challenges of sustainable energy systems and environmental/climate concerns. However, the construction of isolated active sites not only influences catalytic activity but also limits the understanding of the structure-catalyst relationship of CO2 reduction. Herein, we develop a universal synthetic protocol to fabricate different single-atom metal sites (e.g., Fe, Co, Ni, Zn, Cu, Mn, and Ru) anchored on the triazine-based covalent organic framework (SAS/Tr-COF) backbone with the bridging structure of metal-nitrogen-chlorine for high-performance catalytic CO2 reduction. Remarkably, the as-synthesized Fe SAS/Tr-COF as a representative catalyst achieved an impressive CO generation rate as high as 980.3 μmol g-1 h-1 and a selectivity of 96.4%, over approximately 26 times higher than that of the pristine Tr-COF under visible light irradiation. From X-ray absorption fine structure analysis and density functional theory calculations, the superior photocatalytic performance is attributed to the synergic effect of atomically dispersed metal sites and Tr-COF host, decreasing the reaction energy barriers for the formation of *COOH intermediates and promoting CO2 adsorption and activation as well as CO desorption. This work not only affords rational design of state-of-the-art catalysts at the molecular level but also provides in-depth insights for efficient CO2 conversion.
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
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
刚刚
科研通AI6应助hong采纳,获得10
刚刚
刚刚
刚刚
刚刚
刚刚
江皓昕发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
Orange应助花花采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
xinchaoma发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
害人精x完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
科研通AI6应助小陈同学采纳,获得10
4秒前
Xylo完成签到,获得积分10
4秒前
勤快的树懒完成签到,获得积分10
4秒前
wang完成签到,获得积分10
5秒前
细心觅风发布了新的文献求助10
5秒前
周南完成签到,获得积分10
5秒前
liweb完成签到,获得积分10
5秒前
Magic麦完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
mochen发布了新的文献求助10
6秒前
addd发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
传奇3应助廖智勇采纳,获得10
7秒前
8秒前
sharkmelon应助文献小当家采纳,获得10
8秒前
mingshi发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
细心觅风完成签到,获得积分10
9秒前
knight完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
小刘刘完成签到,获得积分10
10秒前
务实水池发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
Building Quantum Computers 800
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
二氧化碳加氢催化剂——结构设计与反应机制研究 660
碳中和关键技术丛书--二氧化碳加氢 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5661227
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4837867
关于积分的说明 15094878
捐赠科研通 4819976
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2579690
邀请新用户注册赠送积分活动 1533972
关于科研通互助平台的介绍 1492764