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近年來，全球CO₂的大量排放導(dǎo)致系列環(huán)境問題。習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會上提出中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)。其中CO₂高效轉(zhuǎn)化是實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要方案。

近日，華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院蘭亞乾教授團隊在化學(xué)頂級期刊J. Am. Chem. Soc.上發(fā)表了最新研究進展（論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c11987），首次報道了共價有機框架（COFs）中限域和高分散多酸單團簇用于CO₂光還原。論文以“Confining and Highly Dispersing Single Polyoxometalate Clusters in Covalent Organic Frameworks by Covalent Linkages for CO₂ Photoreduction.”為題。華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院青年英才博士后路猛為文章第一作者，蘭亞乾教授為唯一通訊作者，華南師范大學(xué)為第一完成單位。此工作開發(fā)了一種在COFs中均勻分散多金屬氧酸鹽(POMs)的通用策略，即通過共價鍵將POM簇限域在COF的規(guī)則納米孔中。所制備出的COF-POM復(fù)合材料結(jié)合了光吸收、電子傳輸及合適的催化活性位點等優(yōu)勢，在人工光合作用中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。此工作顯示出單團簇功能材料在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用前景。 

圖1. 共價有機框架中限域和高分散多酸單團簇用于CO₂光還原

另外，近日蘭亞乾教授與蔡躍鵬教授合作在頂級期刊Angew. Chem. Int. Ed.（論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202200003）上發(fā)表綜述并討論了COF基功能材料催化劑在CO₂化學(xué)轉(zhuǎn)化策略中的基礎(chǔ)理論、機理和路徑方面的研究進展。論文以“Covalent Organic Frameworks-Based Functional Materials: Important Catalysts to Support Efficient CO₂ Utilization”為題。華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院青年英才博士后路猛和張蜜為文章共同第一作者，華南師范大學(xué)為第一完成單位。

作為CO₂化學(xué)轉(zhuǎn)化中的研究熱點，光/電催化CO₂還原和使用CO₂作為載體用于能量存儲在CO₂利用中表現(xiàn)出了巨大潛力。作為一種晶態(tài)多孔材料，共價有機框架材料（COFs）由于具有獨特的性質(zhì)已經(jīng)被廣泛研究作為催化劑用于高效化學(xué)CO₂轉(zhuǎn)化。尤其是COFs基功能材料與各式各樣的活性位點（如單金屬位點、金屬納米顆粒和金屬氧化物等）相組合后有望實現(xiàn)高效CO₂轉(zhuǎn)化與能量存儲。此綜述也討論了COF基功能材料催化劑在高效CO₂轉(zhuǎn)化領(lǐng)域中的挑戰(zhàn)性問題和展望，如活性位點工程、催化劑穩(wěn)定性、光學(xué)活性與氧化還原活性、催化偶聯(lián)反應(yīng)和原位機理研究等等。此綜述將為今后COF基新能源材料的進一步研究指明方向。

圖2.COFs基功能材料及其在CO₂轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用

蘭亞乾教授自2021年加入華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院以來，致力于晶態(tài)材料在能源領(lǐng)域的應(yīng)用探索，在學(xué)校和學(xué)院的大力支持下，所領(lǐng)導(dǎo)的團簇與能源材料研究團隊已經(jīng)取得較為豐碩的研究成果。以華南師范大學(xué)為第一單位，在J. Am. Chem. Soc. (2篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (4篇）、Adv. Mater. (1篇)、JACS Au (2篇)、Chem Catalyst (1篇) 等頂級期刊上發(fā)表十余篇高水平研究論文，為我校化學(xué)和材料學(xué)科的快速發(fā)展做出重要貢獻。

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參考資料：http://sce.scnu.edu.cn/a/20220224/1078.html