研究目的
开发用于可见光下高效将CO2光转化为HCOOH的绿色仿生金属-有机框架材料，并探究涉及邻氨基和芳香氮原子的催化机制。
研究成果
仿生金属有机框架材料（尤其是AD-MOF-2）在水相条件下对二氧化碳光还原生成甲酸表现出高效高选择性，其新颖的催化机制以腺嘌呤的邻氨基和芳香氮原子为核心。这为传统催化剂提供了绿色稳定的替代方案，在人工光合作用应用中具有进一步发展潜力。
研究不足
金属有机框架材料（MOFs）在某些溶剂中（如AD-MOF-1在水中的情况）可能稳定性有限，且光催化效率可能受循环过程中质量损失的影响。该研究聚焦于甲酸（HCOOH）的生成，未观察到其他还原产物，表明存在选择性限制。
1：实验设计与方法选择：
研究采用溶剂热法，以腺嘌呤和羧酸为原料合成了两种仿生金属有机框架材料（AD-MOF-1和AD-MOF-2），用于模拟酶催化CO?光还原反应。理论模型包含通过密度泛函理论（DFT）计算揭示反应机理。
2：样品选择与数据来源：
样品为合成的MOFs材料，表征手段包括单晶X射线衍射、粉末X射线衍射（PXRD）、热重分析（TGA）、紫外-可见光谱、莫特-肖特基测量、CO?与N?吸附等温线，以及在CO?氛围下的光催化测试。
3：实验设备与材料清单：
设备包含溶剂热合成装置、X射线衍射仪、分光光度计、气相色谱仪、离子色谱仪、电感耦合等离子体分析仪及DFT计算软件；材料包括钴离子、腺嘌呤、丁二酸、异丁酸、溶剂（N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、水）以及作为电子供体的三异丙醇胺。
4：实验流程与操作步骤：
合成并活化MOFs材料后进行表征，在可见光照射下以CO?为反应物、三异丙醇胺为牺牲剂进行光催化反应，产物通过离子色谱和气相色谱分析，并开展稳定性测试及13CO?同位素标记实验。
5：数据分析方法：
采用Kubelka-Munk法计算带隙，通过吸附等温线分析孔隙率，利用DFT计算自由能路径及电子密度分布。
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