福州大学龙金林(Jinlin Long)、中科院物理研究所翁羽翔(Yu-Xiang Weng)等报道合成一系列新型结构表面Ru-H联吡啶配合物修饰的TiO₂纳米复合材料，首次通过表面金属有机化学的方式进行合成后的配体交换合成这种TiO₂纳米复合材料，将合成的TiO₂复合材料用于可见光催化CO₂转化为CH₄，并且通过H₂提供质子和电子。

本文要点

（1）

研究发现，当通过配体交换方式将Ru的环戊二烯烃更改为4,4′-bpy，光催化CO₂合成CH₄的选择性增加为93.4 %，CO₂甲烷化反应的性能提高4.4倍。优化后催化剂的光催化制备CH₄的性能达到241.2 μL g^-1 h^-1。通过飞秒瞬态IR光谱表征，发现光激发TiO₂的表面4,4′-bpy-RuH复合物产生热单子，随后产生的热电子在0.9 ps内快速的转移到TiO₂的导带，生成的电荷分离态具有长达50.0 ns的寿命，因此表现很好的光催化CO₂甲烷化活性。

（2）

光谱表征结果说明，吸附在TiO₂纳米粒子缺陷位点上的CO₂分子发生单电子还原生成CO₂^·-，该步骤是CO₂甲烷化反应的关键步骤。CO₂^·-自由基中间体插入Ru-H化学键生成Ru-OOCH，随后与H₂反应生成CH₄和H₂O。

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Pu Zhang, Xiaoyu Sui, Ying Wang, Zhuan Wang, Jiwu Zhao, Na Wen, Hailong Chen, Haowei Huang, Zizhong Zhang, Rusheng Yuan, Zhengxin Ding, Wenxin Dai, Xianzhi Fu, Yu-Xiang Weng*, and Jinlin Long*, Surface Ru–H Bipyridine Complexes-Grafted TiO₂ Nanohybrids for Efficient Photocatalytic CO₂ Methanation, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c12632

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12632