MOFs衍生的超薄多孔Co3O4纳米片用于增强可见光驱动的CO2还原

摘要： 通过光催化将二氧化碳（CO2）转化为多种高附加值化学产品，可有效缓解全球变暖和能源短缺的严峻问题。目前多数制备的光催化剂在可见光照射下性能不佳。本研究采用简便、可扩展且可控的方法，通过煅烧超薄金属有机框架（MOFs）纳米片模板制备出超薄二维（2D）多孔Co3O4催化剂（Co3O4-NS），并利用钌基光敏剂在可见光照射下实现高效CO2还原。得益于MOFs前驱体的结构特性，煅烧后的Co3O4-NS继承了二维形貌和发达的孔隙结构，这有利于电子传输、增强CO2分子吸附，并为CO2活化提供丰富催化位点。结果显示其CO生成速率达4.52 μmol·h-1且选择性为70.1%，优于块体Co3O4催化剂（Co3O4-BK）。此外，密度泛函理论（DFT）计算表明单层Co3O4模型比块体具有更强的CO2吸附能，这有利于CO2向CO的转化。这种基于MOF的策略为可控合成先进超薄多孔纳米片以提高光催化CO2还原效率提供了新思路。