黄柏标：两种金属-苯基磷酸盐在光催化产氢和二氧化碳还原方面的应用

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有机-无机杂化材料兼具无机和有机的性质，近年来受到了广泛的关注。金属-磷酸键与金属-碳酸键相比结合能更大，所以金属-有机磷酸盐材料具有更好的稳定性，并在多相吸附与分离、太阳能电池、生物医药等方面具有重要的应用。近日，山东大学晶体材料国家重点实验室的黄柏标教授和刘媛媛副教授团队在有机-无机杂化的磷酸盐材料光催化产氢和二氧化碳还原方面的研究取得新进展，发现苯基磷酸镍和苯基磷酸钴具有光催化产氢和二氧化碳还原的性能。作者进一步提出了两种材料的光催化机理。相关研究成果发表在Chemical Communications上，第一作者为研究生二年级的学生王佳佳。

该课题组选用廉价、储量丰富、环保无污染的过渡金属钴和镍作为金属离子，通过溶剂热的方法一步合成了苯基磷酸钴（CoPPA）和苯基磷酸镍（NiPPA）两种二维层状材料，并通过XRD、XPS、BET、FT-IR等测试对材料进行表征。在三乙醇胺（TEOA）作为牺牲剂、波长254 nm紫外灯照射的条件下，CoPPA和NiPPA的产氢速率分别达到了32.58 μmol/g/h和44.39 μmol/g/h。同时，二氧化碳还原的主要产物为一氧化碳，产率分别为2.95 μmol/g/h和3.38 μmol/g/h。光催化反应前后的FT-IR和ESR图谱证明样品具有良好的稳定性。作者利用ESR测试和滕氏试剂颜色反应，验证了光催化过程中产生的Co+和Ni+中间态物质，提出了相应的光催化机理，即苯基磷酸吸收光子后产生光生电子空穴，光生空穴被牺牲剂三乙醇胺捕获，光生电子转移至Ni2+/Co2+，将其还原为Ni+/Co+。Ni+/Co+作为还原反应位点，产生H2或CO。

图1. NiPPA的结构；黑色：P，紫色：C，红色：O，蓝色：Ni，靛色：H

该论文作者为：Jiajia Wang, Ruoqian Zhang, Yuanyuan Liu, Zeyan Wang, Peng Wang, Zhaoke Zheng, Xiaoyan Qin, Xiaoyang Zhang, Ying Dai and Baibiao Huang

Two transition metal phosphonate photocatalysts for H2 evolution and CO2 reduction

Chem. Commun., 2018, 54, 7195, DOI: 10.1039/C8CC02822B