第一作者：Yan Xiong

通讯作者：Xu Liu, Jing Ma, Zhong Jin

通讯单位：Nanjing University

研究内容： 

化学惰性二氧化碳的转化及其光还原为增值产品引起了极大的关注，是利用主要温室气体二氧化碳的一个有趣的前景。在这里，我们探索使用具有明确的原子结构的Ag₂₅团簇来高选择性地光催化CO₂加氢生成甲烷。Ag₂₅团簇具有类分子性质和表面等离子体共振，在光驱动的CO₂还原反应中表现出具有竞争性的催化活性，在相对温和的温度(100℃)下，甲烷的产物选择性几乎达到100%。DFT计算表明，Ag₂₅团簇对CO₂的吸收在能量上是有利的。通过红外光谱对Ag₂₅簇催化剂的甲烷化反应进行了研究，证实甲烷是通过-H-辅助的多电子反应途径生成的，通过甲酰和甲醛物种的转化形成表面CH_x。这项工作提出了一个高效的策略，高效的CO₂甲烷化通过明确的金属团簇催化剂。

要点一： 

要点二： 

图1：Ag₂₅团簇的形貌和组成特征。(a)用于CO₂光还原的Ag₂₅团簇的示意图模型。(b) Ag₂₅团簇的HRTEM图像。插图显示了Ag₂₅团簇的结构框架。(c) Ag₂₅团簇的Ag三维XPS谱。(d) Ag₂₅团簇的正离子反射电喷雾电离质谱(ESI-MS)。

图2：光电特征。(a) Ag₂₅团簇的UV-vis吸收光谱。插图显示在830 nm处有一个吸收肩。(b) Ag₂₅团簇晶体结构前线轨道的等值面图。(c)不同激发波长下的稳态发光光谱。(d)激发波长为450 nm的时间分辨瞬态PL衰减谱。(e)在不同偏置电压(0、0.5和1.0 V)下Ag₂₅团簇光电流随时间变化的光谱。

图3: 光驱动二氧化碳转换测量。(a)在Ag₂₅簇上光驱动CO₂还原生成CH₄和CH₃COOH。反应条件:CO₂和H₂(体积1:3,1.5 MPa)。(b) CH₄产率和CO₂转化率随反应时间的变化。

图4：(a)提出的反应中间体和CO₂在Ag₂₅团簇上转化为CH₄的途径。(b) CO₂RR在100℃时Ag₂₅团簇上反应中间体的时间分辨操作红外光谱。反应条件：CO₂和H₂(体积1:3,1.5 MPa)。(c)DFT计算的CO₂在Ag₂₅团簇上的结合性能。

参考文献

Yan Xiong, Hongwei Chen, Yi Hu, Songyuan Yang, Xiaolan Xue, Lingfeng He, Xu Liu, Jing Ma, Zhong Jin. Photodriven Catalytic Hydrogenation of CO₂ to CH₄ with Nearly 100% Selectivity over Ag₂₅ Clusters. Nano Lett.2021.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02784