彭扬课题组在Journal of Energy Chemistry上发表题为“Polypyrrole Reinforced ZIF-67 with Modulated Facet Exposure and Billion-fold Electrical Conductivity Enhancement Towards Robust Photocatalytic CO2 Reduction”的文章并被选为封面论文。
该工作报道了新型原位单体捕获策略，用于合成聚吡咯增强的ZIF-67（ZIF-67@PPy），合成过程中发现吡咯单体能够诱导配位调制ZIF-67的晶面，同时该复合材料表现出优异的电导率和较好的水稳定性，作为光催化还原二氧化碳的助催化剂时，显著提高了催化反应活性和稳定性。作者在文中进一步探讨了光催化还原二氧化碳机理。
1. 采用原位单体捕获策略，合成聚吡咯增强的ZIF-67，吡咯单体可通过配位调制来调节ZIF-67的晶面暴露和晶体形貌。
2. 用BFDH（Bravais，Friedel，Donnay和Harker）定律解释吡咯配位调制机理。给出配体竞争/扰动模型，在吡咯的存在下，由于结构相似的吡咯和甲基咪唑配体之间的相互竞争，四边形堆积的过程受到严重的影响，主要是由于生长单元之间较高的互连数。随着吡咯浓度的持续增加，立方形态最终占主导地位。
图2. 吡咯对ZIF-67生长过程的配位调制模型图
3. 通过对于材料能带结构的表征，提出合理的反应路径：其中导电的PPy将光敏剂产生的光生电子有效传递到ZIF-67的活化中心上，完成2e-的催化还原反应。
图3. 聚合物增强的ZIF-67 CO2 RR机理示意图。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095495621000164, Journal of Energy Chemistry 60 (2021) 202–208, DOI: 10.1016/j.jechem.2020.12.025