原子级精准构建酰胺键欧姆结协同光催化CO2-CO转化与H2O2生成：纯水中无势垒电荷转移新范式

针对传统异质结界面电阻大、电荷转移动力学迟缓等问题，研究人员通过羧基功能化碳量子点(CQD)与氨基修饰Zr-BTB-NH2框架的共价键合，构建了具有酰胺键电子高速公路的欧姆接触异质结。该设计实现了46.5%的载流子分离效率与166.24 ps的寿命延长，在纯水中获得61.85 μmol·g-1·h-1的CO产率（99%选择性）和56.1 μmol·g-1·h-1的H2O2产量，为太阳能驱动高附加值化学品合成提供了新范式。

　　

随着不可再生能源消耗导致大气CO₂浓度持续攀升，光催化CO₂还原技术因其能将温室气体转化为高附加值化学品而备受关注。金属有机框架(MOF)材料因其可调控的孔结构和电子特性成为理想催化剂，但普遍面临载流子分离效率低、光利用不足等瓶颈。传统异质结设计常因界面能垒导致电荷传输受阻，而通过原子级界面工程构建共价键桥接的欧姆接触，被认为是突破这一限制的关键策略。

安徽大学的研究团队在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》发表研究，创新性地将羧基化碳量子点(CQD)与氨基功能化Zr-BTB-NH₂通过酰胺键共价偶联，构建了具有无势垒电荷转移特性的CQD-Zr-BTB欧姆异质结。该工作采用水热法合成CQD-COOH，通过酰胺化反应与Zr-BTB-NH₂键合，结合瞬态吸收光谱、原位红外光谱等技术验证了界面电荷转移机制。

Results and discussion部分揭示：透射电镜证实CQD(5±0.3 nm)与MOF的成功复合，X射线光电子能谱检测到401.8 eV的N-C=O特征峰，证实酰胺键形成。莫特-肖特基测试显示异质结的平带电位正移0.38 V，表明费米能级均衡化。瞬态荧光显示载流子寿命延长至166.24 ps，较物理混合样品提高3.2倍。理论计算表明酰胺桥使COOH*→CO*能垒降低0.27 eV，双向质子耦合电子转移(PCET)路径显著提升反应动力学。

Conclusion指出：该异质结在纯水中无需牺牲剂条件下，实现了61.85 μmol·g^-1·h^-1的CO产率（选择性99%）与56.1 μmol·g^-1·h^-1的H₂O₂同步生成，性能较传统异质结提升4.7倍。研究建立了通过轨道杂化和共价界面工程设计无势垒异质结的通用范式，为太阳能驱动碳中性合成提供了新思路。国家自然科学基金(21972058等)和安徽省科技重大专项(202305a12020006)支持了该研究。