光催化CO2还原和制氢是一种很有前途的生产合成气的方法，光生电子从光敏剂到催化活性位点的迁移是决定速率的步骤。
2024年11月13日，河北工业大学王瑞虎、中国科学院福建物质结构研究所钟鸿团队合作在Advanced Functional Materials期刊发表题为“The Reduced Barrier for the Photogenerated Charge Migration on Covalent Triazine‐Based Frameworks for Boosting Photocatalytic CO2 Reduction Into Syngas”的研究论文，团队成员孔科为论文第一作者，钟鸿、王瑞虎为论文共同通讯作者。
该研究提出了一种将金属配合物共价接枝到供体-受体共价三嗪基框架中的集成策略。催化活性位点通过共价键与光敏剂单元结合，形成扩展的π共轭框架，显著降低了光生电荷载流子迁移的能垒，使光催化CO2还原生产合成气在可见光照射下具有较高的活性和耐久性。CO和H2在1.5 h后的析出量分别为1086 µmol g−1和1042 µmol g−1，显著超过了主-客体的析出量。此外，光催化体系对CO2的选择性吸附超过了对N2的选择性吸附，因此能有效地利用模拟烟气生产合成气。该研究为构建太阳能-化学能转化集成光催化体系提供了新途径。
DOI：10.1002/adfm.202417109
作为一项概念验证研究，研究人员提出了一种通过将钴2,4-二（吡啶-2-基）-1,3,5-三嗪（DPT-Co）配合物共价接枝到DA-CTF的扩展π共轭框架上的集成光催化体系（DA-CTF@DPT-Co）。与已报道的含有助催化剂的主-客体光催化体系不同，电子从DA-CTF光敏剂单元到DPT-Co活性位点的分子内级联迁移显著促进了光生电荷载流子的分离和转移。由于DA-CTF对可见光的广泛吸收以及DPT-Co对CO2的选择性吸附和活化，该光催化体系在通过光催化还原CO2生产合成气方面表现出卓越的催化活性和可回收性。
总之，该研究提出了一种通过将含金属分子配合物共价接枝到供体-受体CTFs光敏剂上，从而促进光生电荷载流子迁移的新策略。扩展的π共轭框架显著拓宽了光吸收范围，促进了光生电子从光敏剂单元向催化活性位点的迁移，而独特的结构和孔隙率有利于CO2分子的吸附和活化。在可见光照射下，它们之间的协同作用使得催化剂具有良好的二氧化碳光催化转化为天然气的性能。该光催化体系对模拟烟气生产合成气也是有效的。总之，该研究不仅为开发抑制光生电荷载流子重组以实现太阳能-化学转化的集成非均相体系开辟了一条新途径，而且还为太阳能驱动工业烟道中的二氧化碳生产合成气提供了一种可再生方案。
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■量子化学QC计算：静电势、偶极矩、布居数、轨道特性、自旋密度、Fukui函数；激发态、跃迁偶极矩；氢键、π-π堆积、疏水作用力；过渡态、反应能垒、反应机理；红外、拉曼、荧光、磷光、核磁谱、圆二色谱等
■分子动力学MD模拟：生物体系弱相互作用分析、受体-配体组装过程、结合自由能；材料体系的高分子构象预测、材料与溶液界面性质、粗粒化模拟；轨迹分析RMSD/RMSF、径向分布函数RDF、扩散、氢键数量；分子对接；同源建模；虚拟筛选、定量构效关系QSAR
■有限元FEM仿真：结构仿真（接触分析、非线性分析、振动/疲劳/传热/裂纹/碰撞分析）；电磁仿真（电场、磁场、电磁耦合、磁热耦合、射频微波）；流体仿真（多相流体、组分运输、流体传动、相变）；光学/声学仿真相关
