Ag基纳米晶@金属有机骨架材料（MOFs）光催化还原CO2性能研究

The utilization of solar energy for the conversion of CO2 into valuable organic products is one of the best solutions to solve the problems of global warming and energy shortage. The examined photocatalysts range from semi-conducting materials to metal-incorporated zeolites，organic complex and Metal−organic frameworks (MOFs). But these single component photocatalyst with low activity for CO2 reduction and low selectivity for products. These conundrum may solved by using compound materials. This study is synthesis Ag series nanocrystals with narrower band-gap and high hydrogen spillover composite MOFs. MOFs are regard as semiconductors which possible to tune the band gaps by changing the dimensions of the metal cluster secondary building units (SBUs) or alternating the conjugation of the organic linker.That the MOFs supported silver oxide semiconductor may be can form Z-scheme catalysis.This study is synthesis Ag series nanocrystals @ MOFs with high CO2 reduction activity to reveal the reaction mechanism between them .To discovery the new photocatalysis with the higher activity and stability. These studies may provide a new theoretical and experimental evidence to prepare photocatalyst with high activity for CO2 reduction.

利用太阳能将CO2气体转化成有价值的有机产物是目前解决温室效益和能源短缺的一种有效的手段。目前还原CO2的光催化材料主要有半导体，过渡金属修饰的分子筛，有机配合物和金属有机骨架材料（MOFs）这几类单组分的材料。研究表明这些材料光催化还原CO2的效率较低、且产物组分过于复杂，选择性差。而通过复合材料有希望解决这些难点。本课题选用具有窄带系和较高的氢溢出能力的Ag基纳米晶半导体和MOFs材料复合。由于MOFs是类半导体材料，通过改变MOFs中金属单元（SBUs）的大小或有机配体的共轭程度，可调控MOFs材料的带隙。这就可以调控合成新型的Ag基纳米晶@MOFs的Z-型系统催化剂，通过Ag基纳米晶和MOFs协同作用而具有高光还原CO2性能。通过揭示Ag基纳米晶和MOFs间的本质联系和对应的反应机理，探索提高该类光催化剂活性和稳定性的新途径，为研究高效稳定的CO2光还原催化剂提供理论和实验依据。

利用太阳能将CO2气体转化成有价值的有机产物是目前解决温室效益和能源短缺的一种有效的手段。本课题选用具有窄带系和较高的氢溢出能力的Ag基纳米晶半导体和MOFs材料复合，合成一系列Ag基纳米晶@MOFs的复合催化剂，并且测定其可见光光还原CO2性能及可能机理。结果显示，在可见光下，以三乙醇胺为牺牲剂，AgBO2@MIL-101(Fe)（B=Ga、In）、AgSbO3@ZIFs（ZIFs：ZIF-7，ZIF-8，ZIF-9，ZIF-67）系列催化剂相比于未复合的MOFs均能一定程度的提高CO2光还原成甲酸活性。其原因为这些Ag系半导体的光生电子可以转移到金属簇中心，从而提高其光还原CO2能力。同时实验发现部分配体增加共轭度，也可以提高其光还原CO2活性。此外我们还开发出一系列其他具有可见光光还原CO2活性复合材料，例如M/MIL-101(Fe)（M=Ag、Pd、Pt、Au）、H3PW12O40@MIL-100(Fe)，以及系列高效的新型光催化剂，并将其应用于光催化环境修复领域，如染料降解，药物及个人护理品（PPCPs）的脱毒反应等。该研究对丰富光催化科学基础，发展高效稳定的CO2光还原催化剂提供理论和实验依据。项目开展三年来发表论文8篇，待发表3篇。其中SCI收录5篇。职称晋升2人，项目组成员获评各类人才2人。项目投入直接经费20万元，各项支出与预算相符。剩余经费12.3873万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。