JACS：表面Ru-H联吡啶配合物接枝TiO2纳米杂化物用于高效光催化CO2甲烷化

太阳能驱动的CO₂转化为高价值化学品或低碳燃料是实现全球碳中和的有希望的途径。基于此，福州大学龙金林副研究员，中国科学院物理研究所翁羽翔研究员（共同通讯作者）等人首次采用表面金属有机化学和合成后配体交换相结合的方法，制备了一系列新型的表面Ru-H联吡啶接枝纳米复合材料，并在可见光照射下，以H₂为电子和质子给体，光催化CO₂转化为甲烷。

本文使用密度泛函理论（DFT）研究了CO₂加氢的热力学反应路径，-4.84 eV的负吉布斯自由能表明CO₂转化为CH₄是热力学有利的过程。

HCOOH的脱附能垒较高（+1.74 eV）表明CO₂生成HCOOH的路径是不利的，而CH₃OH较高的脱附能垒（+1.56 eV）保证了最后一步CH₄的生成。

此外，三个关键的反应中间体*H₂COO（E_a, ΔG_f = +0.23 eV），*H₂CO（J, ΔG_f = +0.05 eV）和*H₃CO（L, ΔG_f = -0.36 eV）可以通过低吉布斯自由能差（ΔG_f）形成并稳定在催化剂表面。

光谱研究也表明，CO₂甲烷化通过经典的质子耦合电子转移（PCET）机制进行，其中吸附在TiO₂ NPs表面氧空位上的CO₂被从光激发的Ru-H联吡啶配合物注入的电子还原为CO₂^•-自由基。与Ru-H键的相互作用使CO₂^•-自由基稳定在TiO₂表面，这对于关键中间体*HCOO和*H₂COO的生成至关重要。

Surface Ru-H Bipyridine Complexes-Grafted TiO₂ Nanohybrids for Efficient Photocatalytic CO₂ Methanation. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.2c12632.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12632.

(3S）-2,2′-双（2,2′-联噻吩-5-基）-3,3′-联环烷_(3S)-2,2′-bis(2,2′-bithiophene-5-yl)-3,3′-bithianaphthene_CAS:1594931-46-0 2026-02-26
(3R）-2,2′-双（2,2′-联噻吩-5-基）-3,3′-联环烷_(3R)-2,2′-bis(2,2′-bithiophene-5-yl)-3,3′-bithianaphthene_CAS:1594931-42-6 2026-02-26
荜茇酰胺CAS: 20069-09-4 2026-01-29
Anzurogenin D CAS: 56816-69-4 2026-01-29
葫芦巴碱盐酸盐 CAS No.：6138-41-6 2026-01-29
精胺二水合物CAS: 403982-64-9 2026-01-29
乙酰牛磺酸镁CAS:75350-40-2 2026-01-29
1-甲基烟酰胺氯化物CAS: 1005-24-9 2026-01-29
葫芦巴碱硫酸盐 CAS No.：856959-29-0 2026-01-29
红景天苷 CAS:10338-51-9 2026-01-29
双酚A双环氧乙烷酯_diglycidyl ether diphenolate glycidyl ester_CAS:4204-81-3 2026-01-05
CK-3825076_CAS:3023452-80-1 2026-01-05
丙酰辅酶A_Propionyl CoA_CAS:317-66-8 2026-01-05