光催化还原CO2功能化MOFs的设计合成

The rapid increase in atmospheric CO2 leads to climate change, which is one of the greatest threats of times. It is urgent to reduce the accumulation of CO2 in the atmosphere. There are three ways to reduce CO2 emissions: 1）reducing the amount of the produced CO2, 2）using CO2 and storing CO2, 3）where transformation of CO2 into chemicals is an attractive option and fulfills the recycle use of CO2. Due to the low rate of photocatalytic CO2 conversion, following strategies would been employed to enhance photocatalytic carbon dioxide disappearance rate in this project:1）The design and synthesis of functionalised metal organic frameworks with functionalised group for enhancement capture CO2 capability；2）Their structures will characterize by the single crystal X-ray diffraction, and three dimensional porous structures；The TGA and PXRD analysis will indicate that the functionalised group can enhanced the moisture stability of these compounds；IR and Raman spectroscopic also provide indirect evidence of the interaction between CO2 and functionalised group.3）In order to investigating the effect of functionalised group on the properties of metal organic frameworks played an important role in enhancing the photocatalytic activity.

大气中CO2的增加导致了气候的变化，当务之急是要减少大气中CO2的增加，通常有三个途经减少大气中CO2，1）减少向大气中排放CO2，2）使用消耗CO2，3）利用转化CO2为化学物实现CO2的循环使用。因为光催化还原CO2转化效率低，本项目为了提高光催化还原CO2转化：1）设计合成功能化金属有机框架化合物，增强捕获大气中CO2的能力；2）应用X-射线单晶衍射测定它们的三维结构的孔洞结构；TGA及PXRD测试功能基团对稳定性的贡献；红外及拉曼光谱测试基团与二氧化碳之间的相互作用；3）研究功能化FOMs光催化还原二氧化碳活性与功能化基团的影响，发现提高功能化MOFs光催化活性中起重要作用的因素。

本研究分别以多种硝基羧酸配体EBNB(1，2-二(3-硝基苯甲酸)-乙烯)和NPA(3-硝基邻苯二甲酸)与BPY(4，4′-联吡啶)及金属锌反应,配位溶剂热法合成了2 种具有硝基基团修饰的二核金属簇为基本构筑单元的金属有机框架化合物[Zn2(EBNB)2(BPY)2·2H2O]n(1)和[Zn2(NPA)2(BPY)2·H2O]n (2)。扩展合成了Cu-MOF，Cd-MOF等；通过X-射线单晶衍射法测定了各个配合物的结构，同时也对各种配合物的发光性能进行了测试，测试结果表明各种配合物具有较好的荧光性能和稳定性。.为了探讨MOF的水和光的稳定性，一般情况下，大多数MOF材料与水作用，就失去效率；我们发现了Cu-MOF，Cd-MOF有较好的水稳定性和光稳定性，在水溶液中，光催化水制氢24小时稳定产氢18.96 mmol /h;同时还发现了Cu-MOF，Cd-MOF在近红外光条件下光催化产氢，这是第一次发现Cu-MOF，Cd-MOF能扩展宽光谱产氢，能充分利用太阳能；主要得益于MOF有大的比表面积和连续的多孔性。在探讨了MOF 材料的水稳定性和光稳定性后，目前正在进行CO2的光催化还原工作，一方面寻找对光稳定性更好的MOF材料，同时也要寻找光催化效率高的MOF材料，最重要的是能控制选择的将CO2还原为单一的有机原料，如甲烷等。本项目目前发表SCI论文33篇，其中高被引用3篇，一区论文十三篇，申请发明专利九件。