摘要
由于化石能源的过度开采和利用，大气中二氧化碳（CO2）气体含量极剧增加，进而加剧了全球范围内的温室效应，造成了一系列的环境问题。为此，亟需寻找降低大气中CO2浓度的策略，其中光催化或电催化能够有效地将CO2还原为有价值的化学产品，因此受到广泛关注。催化剂作为催化过程的核心，其结构设计与可控合成是科学研究的热门领域。其中，金属-有机框架（MOFs）复合/衍生材料因其高比表面积、多孔性、结构多样性和组分可调性等优势，在光催化和电催化中备受青睐。本文以MOFs复合/衍生材料开展了以下两个工作： 1.通过“船周围造瓶”策略制备CsPbBr3@ZIF-67核壳材料：将热注入法合成CsPbBr3量子点（QDs）均匀分散在乙酸乙酯中，依次滴加2-甲基咪唑和乙酰丙酮钴的乙酸乙酯溶液，在CsPbBr3QDs表面原位生长ZIF-67，得到核壳结构的CsPbBr3@ZIF-67材料。粉末X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征结果证明了CsPbBr3@ZIF-67核壳材料的成功合成。ZIF-67作为壳层材料，提高了CsPbBr3QDs的稳定性，增强了其对CO2的吸附能力，并且促进光生载流子的分离。在以水为牺牲剂的情况下，CsPbBr3@ZIF-67光催化CO2还原成CO的产率达到24μmolg-1h-1，是CsPbBr3QDs催化活性的3.2倍。 2.采用限域策略制备金属原子修饰的氮掺杂碳材料：通过浸渍法，将金属配合物和尿素水溶液分散到PCN-222的孔道里，经冷冻干燥、高温热解和酸刻蚀等步骤制备了一系列金属原子修饰的氮掺杂碳材料（N-C、Ni-N-C、NiLa-N-C和NiCe-N-C）。TEM测试表明催化剂材料保持了母体PCN-222的棒状形貌，并且在材料表面产生了微孔结构。电化学表征表明，稀土金属La相对于Ce起到更好的协同催化作用。在-0.9至-1.1V（vs.RHE）的电位窗口下，NiLa-N-C表现出最优异的催化性能，CO法拉第效率均在80%以上。电化学阻抗和塔菲尔斜率结果说明了NiLa-N-C催化剂具有更小的传质阻力和更快的反应动力学，因而催化活性更好。
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