双向主客体相互作用促进选择性光催化二氧化碳还原和水溶液中的醇氧化
构建高效的人工光合作用系统将CO 2转化为多功能化学品是缓解全球变暖和持续能源危机的可持续途径。为了将人工光合作用技术推向实际应用，CO 2还原与H 2 O氧化相结合的碳循环被认为是将太阳能转化为化学能的理想方法，正如自然界中的光合作用所进行的那样。然而，水氧化反应的显着动力学势垒限制了CO 2还原的光催化效率。因此，已经采用额外的电子牺牲剂作为电子供体来促进CO 2的光催化还原。然而，牺牲剂的消耗不仅在经济上不可行，而且浪费了光生空穴的氧化能力。在这方面，将CO 2还原过程与有机物氧化相结合以产生增值化学品是一种有前景的实际应用策略。此外，如果有机物源自生物质，则仅消耗几乎可再生的原料。
为了提高光催化系统中的电子转移效率，研究人员试图通过在催化剂和光敏剂之间建立一座“桥梁”来缩短它们之间的距离。然而，除了贵金属基催化剂外，还需要复杂的合成程序，并且电子传输过程中共价键可能断裂可能导致系统稳定性和活性的不可逆损失。
近日，天津工业大学陆同步教授领导的研究小组报道了光敏剂与催化剂/反应物之间的双向主客体相互作用，其中催化剂和反应物同时聚集在表面的光敏剂。光敏剂与催化剂/反应物的直接接触缩短了光生载流子的传输距离，从而可以显着促进光催化CO 2还原为HCOOH，产率达到1610 μmol g -1 h -1，选择性达到96.5%。同时，CdS中的光生空穴也可以被β-CD键合的糠醇快速湮灭，糠醛收率达到1567 μmol g - 1 h - 1，选择性> 99%。这项工作为轻松构建高效人工光合作用系统并应用于实际应用开辟了一条新途径。研究结果发表在催化学报(https://doi.org/10.1016/S1872-2067(23)509-7)上。
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