香港理工黄维扬/许林利,新发Angew!

金属乙炔化物框架(MAFs)以其独特的金属双乙炔键(-C≡C-M-C≡C-)结构,正逐渐成为一类具有催化应用前景的新型二维(2D)纳米材料。

2025年3月18日,香港理工大学黄维扬许林利在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为《Auxiliary Ligand-Coordinated Nanoconfined Hydrophobic Microenvironments in a Nickel(II)-Acetylide Framework for Enhanced CO2 Photoreduction》的研究论文,Yingying Qin为论文第一作者,黄维扬许林利为论文通讯作者。
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黄维扬香港理工大学理学院院长、化学科技讲座教授,香港化学会主席、英国皇家化学会特许化学家和英国皇家化学会资深会员、英国皇家化学会香港分会秘书长、美国化学会会员和香港大学荣誉教授。1992在香港大学化学系获一级荣誉理学士学位, 1995在香港大学化学系获哲学博士学位,1996在美国德州农工大学从事博士后研究工作,1997年赴英国剑桥大学从事研究工作。1998至2016年在香港浸会大学任教,历任助理教授、副教授、教授。
主要从事无机和金属有机配合物合成、分子功能材料、金属有机聚合物及其应用(如发光二极管和太阳能电池)纳米材料和X光衍射晶体学等方面研究工作。现已在Nat. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater., Coord. Chem. Rev.等国际知名学术期刊发表论文300余篇,被国内外同行他人引用超过3000余次及H-index为41。
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许林利助理教授,2010年获中国科学院大学博士学位,2010-2017年于中国科学院理化技术研究所分别从事博士后和助理研究员工作,2017-2023年于香港理工大学应用生物及化学科技学系分别任研究员和研究助理教授职位。
主要从事二维碳和富碳材料及其在光电、能源科学以及热管理等领域的应用。在Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Coord. Chem. Rev.等重要学术期刊上发表论文40余篇,主持香港研究资助局杰出青年学者计划、香港创新及科技基金、NSFC青年科学基金和广东省面上等项目共10项,参与基金9项,参与专著撰写3部;已授权国家发明专利8项。
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在本文中,作者提出了一个新的2D NiII-乙炔化物框架(TPA-Ni(PR3)2-GYs),其结合了NiII(PR3)2部分[R=CH3(Me),CH2CH3(Et)和CH2CH2CH2CH3(Bu)]到一个基于三(4-乙炔基苯胺)的石墨炔框架(TPA-GDY)中。
因此,TPA-Ni(PBu3)2-GY 在可见光照射下展现出卓越的光催化CO2还原活性,产率达到3807 μmol g-1 h-1,且对CO生成的选择性高达99.4%。
机理研究表明,NiIId轨道与有机配体中炔基C原子的p轨道之间存在强烈的轨道匹配效应。这种效应不仅加速了光生载流子的转移和分离,还降低了形成*COOH中间体的反应势垒。
此外,辅助配体(三烷基膦)对Ni中心的疏水性,特别是三丁基膦,创造了一个纳米受限的空间,这增强了CO2的可接近性和NiII催化活性位点的利用,同时抑制了氢气的产生。
该研究突出了调节配位金属中心微环境以增强具有直接金属-乙炔基键合的催化剂性能的优势。
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图1:TPA-Ni(PBu3)2-GY 形貌表征
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图2:光催化CO2还原性能测试
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图3:光生载流子动力学和CO2吸附性能
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图4:水接触角测量和分子动力学(MD)模拟
综上,作者提出了一种新型的2D镍(II)-乙炔基框架(TPA-Ni(PBu3)2-GY),通过在石墨炔框架中引入镍(II)-三丁基膦配体,构建了疏水纳米限域空间,用于高效光催化二氧化碳(CO2)还原。
TPA-Ni(PBu3)2-GY 在可见光照射下展现出卓越的光催化CO2还原活性,CO产率达到3807 μmol g-1 h-1,选择性高达99.4%。
该研究推动了CO2光催化还原技术的发展,特别是在提高CO2转化效率和产物选择性方面展现出巨大潜力,有望在应对气候变化和能源危机中发挥重要作用。
Auxiliary Ligand-Coordinated Nanoconfined Hydrophobic Microenvironments in a Nickel(II)-Acetylide Framework for Enhanced CO2 Photoreduction, Angew. Chem. Int. Ed. (2025). 
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