JACS：非金属催化剂用于高效、高选择性CO2光还原为CH4

使用无金属系统实现多个双电子光化学CO₂还原过程具有挑战性，因为它需要合适的电子通道。因此，贾瓦哈拉尔尼赫鲁高级科学研究中心Tapas Kumar Maji团队通过对电子供体三(4-乙炔基苯基)胺(TPA)和受体菲醌合理设计，合成氧化还原活性共轭微孔聚合物(CMP)TPA-PQ (PQ)。

TPA-PQ显示了分子内电荷转移(ICT)辅助的催化活性，用于将可见光驱动的CO₂光还原为 CH₄(产率为32.2 mmol g^-1)，且具有优异的产生速率(2.15 mmol h^-1 g^-1)和高选择性(>97%)。

基于实验结果、原位DRIFTS和计算研究的机理分析表明，TPA-PQ催化CO₂光还原为CH₄是由在CO₂表面吸附后光活化分子内电荷转移(ICT)能量驱动的，其中PQ的相邻酮基单位发挥着举足轻重的作用。

通过合成另一种带有三乙炔基苯(TEB)和PQ的氧化还原活性的CMP (TEB-PQ)进一步说明了ICT在促进光催化方面的关键作用。

与TPA-PQ 相比，其CO₂光还原为CH₄的活性降低了8倍(产率为4.4 mmol g^-1)。结果证明了一种使用高效、可持续且可回收的无金属稳健有机光催化剂将CO₂光还原为CH₄的新概念。

Metal-Free Catalysis: A Redox-Active Donor-Acceptor Conjugated Microporous Polymer for Selective Visible-Light-Driven CO₂ Reduction to CH₄. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c07916