為了設計高效穩定的CO2還原光催化材料，將一種選擇性的無貴金屬分子催化劑與碳基吸光材料進行雜化，是最近出現的一種富有成效的方法。在這項工作中，報道了鈷四吡啶配合物共價連接到石墨烯表面（羧酸基團功能化的石墨烯）。通過x射線光電發射光譜、x射線吸收光譜、紅外光譜、拉曼光譜、高分辨透射電鏡等手段對納米材料進行了表征，結果表明，納米材料在乙腈溶液中具有很強的可見光催化轉化活性。極佳的穩定性(超過200小時的輻照),并且高的CO2選擇性 (>97%)。最重要的是，通過調整實驗條件可以實現產物選擇性控制：以弱酸(苯酚或三氟乙醇)為共底物時，只能得到CO，而在乙腈和三乙醇胺的混合溶液中只能得到甲酸酯。
Figure 1. 對于GA, Coqpy@GA和Coqpy樣品，(a) C 1s， (b) N 1s和(C) Cl 2p XPS譜。Coqpy@GA和Coqpy樣品在Co K邊的(d) XANES和(e)的FT-EXAFS光譜。(f) Coqpy@GA的可能結構。
Figure 2. (a) Coqpy@GA的HR-TEM顯微圖(插圖為FFT)。(b)樣品的EDXS數據，其中碳、氮、氧和鈷被觀察到，而氯不存在(Si和K被發現為雜質，Cu來自TEM網格)。(c) 樣品的薄片區域的原子尺度的HAADF-STEM圖像，其中單個Co原子(可能是氧原子)被觀察為亮點(箭頭表示Co原子可能的位置)。(d)存在C K-、N K-、O K-和Co L邊的EELS譜。
Figure 3. 在0.05 M BIH為犧牲劑和0.1 M PhOH為弱酸性共底物的情況下，CO2飽和的ACN懸浮液中， Coqpy@GA隨時間產生CO和H2，涉及到TON(黑色)和選擇性(藍色)。
Figure 4．在可見光照射下分別在(a) ACN + 0.1 M PhOH和(b) ACN + 1.51 M TEOA中Coqpy@GA雜化物連續循環催化CO2還原。
該研究工作由巴黎大學 Marc Robert和意大利帕多瓦大學于2021年發表J. Am. Chem. Soc.期刊上。原文：Hybridization of Molecular and Graphene Materials for CO2 Photocatalytic Reduction with Selectivity Control。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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