利用太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)金屬簇(SMC)催化高溫化學(xué)反應(yīng)為低碳工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了希望，但金屬簇催化劑的制備和利用全光譜太陽(yáng)能的能力較差。
在SMC的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)高效的光熱催化劑，以實(shí)現(xiàn)有效地利用太陽(yáng)能的全光譜，是一個(gè)非常迫切又具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。近日，蘇州大學(xué)何樂(lè)、張曉宏和李超然等通過(guò)化學(xué)剝離法獲得了二維Mo2TiC2納米片，然后將Ru簇負(fù)載到Mo2TiC2上(Ru/Mo2TiC2)。研究人員利用Ru/Mo2TiC2催化逆水煤氣變換(RWGS)反應(yīng)，結(jié)果顯示，在200°C-500°C內(nèi)，Ru/Mo2TiC2表現(xiàn)出比Ru-NP/Mo2TiC2更高的CO2轉(zhuǎn)化率(通過(guò)金屬負(fù)載歸一化)和轉(zhuǎn)化程度；在Ru/Mo2TiC2、Ru-NP/Mo2TiC2和Ru/SiO2催化劑上進(jìn)行了CO2程序升溫脫附(TPD)實(shí)驗(yàn)，MXene為載體的樣品表現(xiàn)出增強(qiáng)的CO2吸附和活化。此外，在500°C下Ru/Mo2TiC2能夠連續(xù)運(yùn)行15小時(shí)且催化性能保持穩(wěn)定，而Ru-NP/Mo2TiC2和Ru/SiO2均逐漸失活。研究人員還展示了MXene負(fù)載Ru團(tuán)簇在自然光下的光熱CO2催化。在太陽(yáng)光照射下，Ru/Mo2TiC2的表面溫度在30秒內(nèi)迅速升高到360°C，這表明MXene支撐的團(tuán)簇具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能。更重要的是，在光照5分鐘后，CO產(chǎn)生速率達(dá)到3.9 mol·gRu-1·h-1，CO選擇性為90%。該項(xiàng)工作展示了金屬團(tuán)簇催化劑巨大的太陽(yáng)能-化學(xué)能轉(zhuǎn)換潛力，并且其具有改進(jìn)的反應(yīng)性和完全由陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)也促使其成為一種綠色和低能耗工業(yè)生產(chǎn)的熱門(mén)催化劑。Mo2TiC2 MXene-Supported Ru Clusters for Efficient Photothermal Reverse Water–Gas Shift. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c10707
