兰亚乾课题组《德国应用化学》：在人工光合作用领域取得重要进展

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兰亚乾教授课题组在人工光合作用催化剂研究方面取得重要进展。该研究成果以Stable Heterometallic Cluster‐Based Organic Frameworks Catalysts for Artificial Photosynthesis为题发表于Angew. Chem. Int. Ed.（http://doi.org/10.1002/anie.201913284）。Angew. Chem. Int. Ed.杂志是Wiley公司的王牌杂志，也是化学学科顶级期刊。

       近年来，日益增加的CO2排放已经造成了严重的能源和环境问题。为了应对这些问题，大量的研究工作集中于模拟CO2的光合作用的有效方法。然而，考虑到CO2固有的化学惰性及水氧化动力学缓慢的特点，将CO2还原和H2O氧化两个半反应有效结合在一个体系实现依旧是一个艰巨的工作。目前，基本只有通过有效的异质结策略（如 Z-scheme）构筑的纳米结构光催化剂才能实现上述的全反应。而且，由于缺陷、不纯相以及结构组分复杂等因素的影响，依旧缺乏足够明确的结构信息来鉴定这些催化剂中催化位点的活性。因此，探索具有明确结构的新型光催化系统来实现人工光合作用的模拟，以明确构效关系，对于促进该领域的发展是极其重要的。
        我校兰亚乾教授和刘江副教授报道了一系列稳定的基于杂金属Fe2M团簇的金属有机骨架（MOF）（NNU-31-M，M = Co，Ni，Zn）光催化剂。该催化剂可在不借助额外的牺牲剂和光敏剂的情况下将CO2和H2O转化为HCOOH和O2。其在可见光下激发异金属簇和光敏配体产生光生电子空穴对。然后，低价金属M接受电子以还原CO2，而高价金属Fe使用空穴氧化H2O。这是第一个完成人工光合作用全反应的MOF光催化剂体系。此外，基于晶体结构的DFT计算证明了光催化反应机理。
       这项工作为如何设计晶态光催化剂实现人工光合作用的全反应提出了一种新的策略。我校化科院在读博士生董龙章为第一作者，兰亚乾教授和刘江副教授为共同通讯作者。
      
        兰亚乾，南京师范大学化学与材料学院教授,博士生导师。长期致力于晶态材料在能源领域的应用探索。2009年获得东北师范大学物理化学博士学位，2010-2012年日本学术振兴会（JSPS）博士后，日本产业技术综合研究所（AIST）关西中心外国人特别研究员，2012年底加入南京师范大学。先后获得教育部青年长江学者奖励计划，国家优秀青年科学基金，江苏省“双创团队”领军人才、江苏省杰出青年基金、江苏省“双创计划”高层次人才、江苏省特聘教授等人才称号。现任南京师范大学校学术委员会委员，化学与材料科学学院教授委员会主任。曾获吉林省优秀博士论文，吉林省自然科学三等奖（排名第一），黑龙江省自然科学技术学术成果二等奖（排名第二）。独立工作以来在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem. Soc. Rev.等期刊上发表通讯作者论文100余篇，20篇论文影响因子在10.0以上。论文被他引8000多次，ESI高引论文14篇，个人H-index 49。
        来源：南京师范大学