全文概要
南京大学姚颖方与新加坡国立大学刘斌研究团队 报道了一种在富空位金属有机框架（MOF）中构建精确分布的双金属对（Cu–Ti）的策略，实现了CO₂与H₂O光还原制备乙烯过程中的超快结构响应与高效C–C耦合。该催化剂在光照下表现出3.0 ps内的快速电子转移，乙烯生成的电子选择性高达78.3%，太阳能至化学能转化效率达0.62%，且无需牺牲剂。
本文要点
结构表征： 通过低剂量实空间成像与X射线吸收光谱确认Cu–Ti双金属对的精确配位环境，Cu以单原子形式与两个氧原子配位（Cu–O₂），并与Ti形成强相互作用。
电荷动力学： 飞秒瞬态吸收光谱与时间分辨荧光光谱显示，Cu–Ti对促进光生电子在3.0 ps内由Ti向Cu转移，显著提升电荷分离效率。
催化性能： Milᵥ/Cu催化剂在CO₂还原中实现乙烯产率8.7 μmol g⁻¹ h⁻¹，总电子消耗率提升2.8倍，且具有优异的长期稳定性。
机制揭示： DFT计算表明，Cu–Ti对引起d带中心上移，诱导结构自调节，使C–C耦合由热力学不利转为自发过程；其在激发态下的结构变化类似于天然光合反应中心。
普适性验证： 该策略在UiO-66(Zr)-NH₂/Cu体系中也成功实现乙烯合成，证明双金属位点对C–C二聚的通用性。
文献详情
Wentao
Song, Bo Song, Yuhang Liang, et al. Precise Dual-Metal Pairs Enable
Ultrafast Structural Response for CO₂‑to-Ethylene Photoconversion, J. Am. Chem. Soc. (2025)
DOI: 10.1021/jacs.5c12465
全文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c12465
