全文概要
南洋理工大学Ning-Yu Huang、中山大学Jia-Run Huang、Pei-Qin Liao等研究团队 设计并合成了一种新型金属–有机框架材料 Cu-TEPA，其通过 Cu(I)–C键 连接三苯胺衍生物配体与三核铜簇，实现了无需外加牺牲剂的高效人工光合作用。该材料在pH = 0或14的溶液中仍能保持12小时以上的结构稳定性，并在模拟太阳光下，以水为电子供体，实现CO₂还原为CO（产率86.0 μmol·g⁻¹·h⁻¹，选择性近100%）与水的氧化（O₂产率43.9 μmol·g⁻¹·h⁻¹）的协同反应，且循环5次后性能未衰减。
本文要点
结构特征：Cu-TEPA通过Cu–C σ/π键构建，形成稳定的D-π-A结构，促进电荷分离与传输；孔径集中于1.2 nm，具备良好的CO₂吸附能力。
光催化性能：在无牺牲剂条件下实现全反应人工光合作用，CO/O₂产率接近理论比例2:1，且在模拟烟道气（15% CO₂）中仍保持50%活性。
机理研究：三苯胺作为光敏剂与水氧化中心，Cu(I)簇负责CO₂还原；光谱与理论计算证实光生电子–空穴对有效分离，Cu–C键增强电子传导与材料稳定性。
应用前景：该研究为首例基于M–C键的MOF实现高效全反应人工光合作用，为设计高性能光催化材料提供了新策略。
文献详情
Hui-Ying Chen, Zhen-Hua Zhao, Ning-Yu Huang, Jia-Run Huang, Pei-Qin Liao et al. Rational Design and Synthesis of a Metal–Organic Framework Featuring Cu(I)–Carbon Bonds for Enhanced Artificial Photosynthesis, J. Am. Chem. Soc. (2025) DOI: 10.1021/jacs.5c11801
全文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c11801
