离子液体@金属有机笼簇的合成及光催化还原CO2的协同机制研究

Photocatalytical conversion of CO2 is an effective and green strategy of solving climatic degeneration. Recently, the design of new photocatalyst has attracted enormous attentions. However, the exploration regarding ionic liquid-confined Metal-organic cage cluster ( IL@MOC) in the photocatalytic conversion of CO2 is never reported. By using of experimental, together with density functional theory (DFT) and molecular dynamics calculation, this project will focus on several questions of CO2 conversion in IL@MOC. DFT simulation promotes the screening of ligand, and prepares photocatatically-active MOC. We can conclude the synthetical strategy by analyzing the effect of reaction condition on structure. Combining with the investigation of adsorption and photocatalytic property in IL@MOC, together with the simulation of DFT and MD, we will identify synergistic mechanism of MOC and IL in the photocatalytic reduction of CO2, especially for the coupling mechanism of enrichment and reaction. This project possesses the significance of CO2 catalytically conversion as well as exhibit reference value of the photocatatic mechanism in metal-organic materials.

CO2光催化转化是解决全球气候恶化的一种绿色且有效的策略。近年来，新型光催化剂的设计已引起广泛关注。然而，目前包结离子液体的金属有机笼簇（IL@MOC）在CO2光催化转化研究中尚未被报道。本项目拟以实验为主，并结合密度泛函理论（DFT）和分子动力学(MD)计算研究IL@MOC在CO2光催化转化中几个关键问题。 DFT计算辅助筛选配体，设计合成可见光响应金属有机笼簇，分析反应条件对材料结构影响，探索其合成策略；研究IL@MOC在CO2吸附与光催化性能，结合DFT和MD计算，探索MOC与IL在CO2催化转化中协同作用机制，尤其是吸附富集与反应的耦合机制。本项目不仅对CO2转化与利用的研究有较为重要意义，而且对于金属有机材料光催化机理研究有重要的参考价值。

CO2光催化转化是解决全球气候恶化的一种绿色且有效的策略。近年来，新型光催化剂的设计已引起广泛关注。然而，当中存在关键科学问题（催化剂的设计、催化反应物种的扩散与反应耦合机制）尚未明确。. 通过本项目的实施，我们取得以下进展：实验上，设计合成了一系列光催化剂（如包覆离子液体的PdCo簇基金属有机框架材料、共轭有机框架材料负载的ZnFe2O4/FeP-CTFs、系列MOFs衍生包覆介孔碳的光催化剂），深入研究光催化性能的影响因素，揭示其设计合成策略和光催化反应机制；设计合成了基于聚离子液体-MOFs复合材料衍生系列催化剂，深入研究反应物种吸附对催化性能的影响，揭示在小分子催化反应中反应物种扩散与反应耦合机制以及载体缺陷对催化性能的影响机制。理论上，基于数值方法与智能算法的耦合，发展了团簇构效关系模拟策略，编制相应软件，并应用到Co2簇基MOFs的电子迁移机制研究，揭示温度场下溶剂的熵值对价态相变影响的微观机制。