一种含有Cu(I)-碳键的金属-有机框架的理性设计与合成，用于提升人工光合作用效率

《Journal of the American Chemical Society》：Rational Design and Synthesis of a Metal–Organic Framework Featuring Cu(I)–Carbon Bonds for Enhanced Artificial Photosynthesis

开发新型铜基MOF材料Cu-TEPA实现高效稳定人工光合作用，以水为电子供体产CO达86.0 μmol g?1 h?1，经5次循环性能保持，三苯胺光敏剂与Cu(I)还原协同作用，M–C键增强材料稳定性与导电性。

　　

开发一种无需额外电子牺牲剂、稳定且高效的人工光合系统一直是人们长期追求的目标，但这一目标仍然极具挑战性。在此，我们设计并合成了一种新型的金属有机框架（MOF）——Cu-TEPA（TEPA = 三(4-乙炔基苯基)胺），通过金属-碳（M–C）键将三苯胺和Cu(I)离子连接起来用于人工光合作用。Cu-TEPA在pH = 0或14的水溶液中表现出优异的稳定性，持续时间超过12小时。有趣的是，当使用水作为电子供体时，Cu-TEPA在整体人工光合反应中表现出卓越的性能，实现了86.0 μmol g^–1 h^–1的CO产率，选择性接近100%，同时O₂的生成速率为43.9 μmol g^–1 h^–1，并且经过五次循环后仍能保持这种性能。机理研究表明，三苯胺既充当光敏剂又作为水氧化催化剂，而Cu(I)将CO₂还原为CO。因此，Cu-TEPA的优异性能归因于三苯胺出色的光敏性、Cu(I)的高催化活性，以及有机配体与金属离子之间更稳定、更具导电性的M–C键。