应用于光催化还原CO2的Ir/Ru稳定异相光催化材料

Ir/Ru based organometallic units are a class of bifunctional materials with visible-light absorption and photocatalytic efficiency. However, the unrecyclable and not environmental friendly properties limit their application in practical photocatalysis. In this project, we aim to synthesize several Ir/Ru based organometallic units, and study on the relationship between the photocatalytic and the structure. And enhance the capacity of light absorption and achieve the visible-light photocatalysis with high efficiency. Furthermore, the units are modified and assembled into stable heterogeneous photocatalysts to realize CO2 photoreduction efficiently. Moreover, heterogeneous photocatalysts solve the environmental pollution caused by homogeneous photocatalysts. These will provide theoretical foundation for the synthesis and application of heterogeneous photocatalysts.

Ir/Ru金属有机基元是一类具有光吸收和光催化能力的功能基元，但其作为均相光催化剂难以回收再利用，限制了其实际应用。本项目拟设计一系列Ir/Ru金属有机基元，并对其结构进行调控，深入分析其结构与吸光及催化性能之间的联系，以提高基元对可见光的利用率和光催化能力；进一步修饰功能基元，与多核金属氧簇进行配位组装或与层状材料LDH进行插层组装构筑稳定的异相光催化剂，实现高效异相光催化还原CO2，并实现光催化剂的可循环利用，解决光催化剂回收再利用的关键难题。本课题的研究将为高效异相光催化剂的合成和应用提供理论基础。

Ir/Ru金属有机基元因具有优异光吸收和光催化性能是一类优异的均相光催化剂，但其在均相光催反应中难以回收再利用，限制了其实际应用。本项目设计利用此类基元与高配位金属进行配位组装或与层状材料LDH进行插层组装构筑稳定的异相光催化剂。该研究项目在执行期间，严格按照计划 要求完成了申请书中制定的预期目标，并取得了预期的成果。我们首先通过羧基化设计合成了具有优异吸光性能的Ir/Ru金属有机配体基元，再进一步通过自组装与高配位数的金属离子进行配位合成Ir/Ru-M异核金属有机配位聚合物或与LDH进行插层组装构筑稳定的异相光催化剂材料。通过对这类材料进行晶体结构表征，系统研究了这类材料的结构组装规律。进一步对其进行了光学性能进行了表征，证实了Ir/Ru异相光催化剂继承了功能基元的宽光谱响应能力。深入研究了此类光催化剂在光催化还原CO2方面的应用，系统分析了光催化材料结构与性能之间的相互联系，总结了微观结构与宏观性能的内在规律，为进一步优化Ir/Ru基元构筑的异相光催化材料在光催化领域的应用奠定了实验基础和理论支撑。