MOF 기반 CO2 환원 촉매 시너지

C2 탄화수소로의 광촉매 CO2 환원은 다전자 과정과 C-C 결합의 느린 반응 속도로 인해 난이도가 높으며, 시너지 효과를 내는 다중 활성 부위를 필요로 한다. 본 연구에서는 광증착법을 활용하여 Cu 단일 원자 및 Cu가 도핑된 Au 나노입자를 메조다공성 채널을 가진 광활성 금속-유기 골격체(MOF)에 동시에 고정시켰다. 이로써 제한된 환경 내에서 서로 다른 활성 부위들을 긴밀하게 통합했다. 플라즈몬 금속 나노입자의 전자 축적과 다양한 활성 부위 간의 시너지 덕분에, 이 MOF 복합체는 CO2를 C2H6로 효율적으로 광촉매 환원할 수 있었다. 최대 69.9 μmol g–1 h–1의 높은 생산율과 71.1%의 선택도를 달성했다. 대조군 샘플을 이용한 광촉매 실험은 각 단계에서 서로 다른 활성 부위의 중요성을 밝혀냈으며, 이는 현장 특성 분석 및 이론적 계산을 통해 추가로 확인되었다. 본 연구 결과는 MOF가 시너지 촉매 응용을 위한 다양한 활성 부위 통합에 이상적인 플랫폼이 될 수 있음을 시사한다.