Réduction du CO grâce à l'énergie solaire 2 en carburants riches en énergie, comme le CO, HCOOH, et CH3OH, a été conçu comme une approche très prometteuse pour résoudre la crise énergétique et la pollution de l'environnement. Dans tous les systèmes photocatalytiques moléculaires, nombreux catalyseurs, tels que les complexes de Re, Ru, Fe, Co et Ni, ont été développés avec une étude détaillée de leur mécanisme catalytique. À la lumière de leur étude relativement mature, de plus en plus d'attention s'est tournée vers l'accélération du transfert d'électrons entre le catalyseur et les molécules d'antenne pour promouvoir le CO 2 réduction.

Maintenant, les recherches dans ce domaine portent sur la formation de systèmes composites entre photosensibilisateurs et catalyseurs par liaisons chimiques, liaisons hydrogène, etc. Ce système raccourcit la distance entre les photosensibilisateurs et les catalyseurs, améliorant ainsi la capacité de transport d'électrons entre eux. Cependant, ces études présentent encore de nombreux inconvénients, tels que le manque de flexibilité et la grande influence de facteurs externes. Par conséquent, il est hautement nécessaire mais reste très difficile de développer une stratégie alternative pour augmenter considérablement le CO photocatalytique 2 réduction.

Maintenant, amélioration de la capacité de photosensibilisation des PS pour améliorer les performances photocatalytiques pour le CO 2 la réduction n'en est qu'à ses balbutiements. Dans ce champ, les PSs fréquemment utilisées sont confinées à des complexes prototypes de MLCT (metal-to-ligand charge transfer), comme Ru(bpy) 32 ⁺ et Ru(phen) 32 ⁺ (Phen =1, 10-phénanthroline), où leur durée de vie à l'état excité était généralement inférieure à 1 s (τ=600 ns pour Ru(bpy) 32 ⁺ et 360 ns pour Ru(phen) 32 ⁺ pouce 3 CN). Ce sera un moyen prometteur d'augmenter le CO 2 réduction en ajustant la population d'états excités et la durée de vie de ces PS pour améliorer leur capacité de sensibilisation.

Dans le travail present, des chercheurs proposent une nouvelle stratégie pour augmenter considérablement le CO photocatalytique 2 réduction en améliorant la capacité de photosensibilisation des PS. Une famille de PS à base de Ru(II) Ru-2, Ru-3, et Ru-4 ont été préparés par addition sélective de pyrène/pyrényl éthynylène aux positions 3 et 5 de Phen dans Ru(Phen) 32 ⁺ (Ru-1). Au fur et à mesure que le niveau d'énergie de l'état triplet diminuait progressivement de Ru-1 avec l'état 3MLCT à Ru-4 avec l'état 3IL, les durées de vie triplet de ces complexes se sont progressivement prolongées et leurs potentiels d'oxydation à l'état excité sont devenus moins négatifs, fournir une plate-forme pour comparer l'effet des PS avec différentes capacités de sensibilisation sur le CO photocatalytique 2 réduction.

Le processus photocatalytique était dominé par le mécanisme d'oxydation du système contenant Ru-1-Ru-4. Du point de vue de la cinétique, L'état triplet à longue durée de vie des PS a grandement contribué au transfert intermoléculaire d'électrons/transfert d'énergie. Ainsi, les constantes d'extinction du volmer de poupe des PS par C-1 étaient de l'ordre de 4,4 × 10 ³ M ^-1 pour Ru ^-4 > 3,2 × 10 ³ M ^-1 pour Ru-3> 9,6 × 10 ² M ^-1 pour Ru-2> 3,8 × 10 ² M ^-1 pour Ru-1, ce qui était proportionnel à leurs durées de vie à l'état excité. Du point de vue thermodynamique, les potentiels d'oxydation à l'état excité des PS déterminent la force motrice du transfert d'électrons des PS excités vers C-1. Comme le montre la figure 2F, la valeur absolue du potentiel d'oxydation à l'état excité était de l'ordre de Ru-4 32 ⁺ , et un potentiel d'oxydation à l'état excité approprié (-0,92 V vs SCE). Impressionnant, la capacité de sensibilisation du Ru-3 est plus de 17 fois supérieure à celle du Ru-1 typique et il peut efficacement sensibiliser le catalyseur au cobalt dinucléaire (C-1) pour le CO photochimique 2 Conversion -to-CO avec une tonne extrêmement élevée de 66480.

Ce travail fournit une nouvelle idée pour augmenter considérablement le CO photocatalytique 2 réduction via l'amélioration de la photosensibilisation.