吡啶编织的钴单原子CTF光催化剂

光催化析氢速率翻倍

独特吡啶氮位点锚定电子富集钴单原子，增强电荷分离与定向转移

Yanchi, Yao · Jingbo, Lin · Shasha, Liu · 郑勇 · Lu, Lun · 方齐乐 · Song, Shuang · Zhu, Chao · 沈意

Journal of Materials Chemistry A 2024

具体参数

析氢速率

{'zh': '2562.4', 'en': '2562.4'} μmol g⁻¹ h⁻¹

技术优势

析氢速率大幅跃升

Co₁-PCTF 的析氢速率达到 2562.4 μmol g⁻¹ h⁻¹，远超原始 CTF，得益于单原子 Co 提供丰富 H⁺ 还原活性位点。

可见光吸收拓宽

吡啶环的引入显著增强了 π 共轭程度，优化了能带结构，从而拓宽了可见光吸收范围。

电荷分离与定向传输

高度分散的电子富集 Co 原子促进电荷分离，且 Co–N 桥形成的内建电场驱动电子从有机基底定向转移至 Co 位点。

应用场景

• 光催化水分解：替代传统贵金属助催化剂，实现高效太阳能全解水制氢。
• 析氢反应：提供高密度 Co–N 活性位点，加速 H⁺ 还原析氢。
• 共价有机框架：利用吡啶编织 CTF 骨架，实现可控单原子负载与电子结构调控。
• 单原子催化剂：将 Co 单原子锚定在富氮框架中，最大化原子利用率并提升选择性。
• 人工光合作用：模拟自然光合作用光系统 II 的电荷分离，驱动太阳能燃料合成。