Selective Photocatalytic Dehydrogenation of Formic Acid by an <i>In Situ</i>-Restructured Copper-Postmetalated Metal–Organic Framework under Visible Light
Notice bibliographique
Résumé
High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Formic acid is considered as one of the most promising liquid organic hydrogen carriers. Its catalytic dehydrogenation process generally suffers from low activity, low reaction selectivity, low stability of the catalysts, and/or the use of noble-metal-based catalysts. Herein we report a highly selective, efficient, and noble-metal-free photocatalyst for the dehydrogenation of formic acid. This catalyst, UiO-66(COOH) 2 -Cu, is built by postmetalation of a carboxylic-functionalized Zr-MOF with copper. The visible-light-driven photocatalytic dehydrogenation process through the release of hydrogen and carbon dioxide has been monitored in real-time via operando Fourier transform infrared spectroscopy, which revealed almost 100% selectivity with high stability (over 3 days) and a conversion yield exceeding 60% (around 5 mmol·g cat –1 ·h –1 ) under ambient conditions. These performance indicators make UiO-66(COOH) 2 -Cu among the top photocatalysts for formic acid dehydrogenation. Interestingly, the as-prepared UiO-66(COOH) 2 -Cu hetero-nanostructure was found to be moderately active under solar irradiation during an induction phase, whereupon it undergoes an in-situ restructuring process through intraframework cross-linking with the formation of the anhydride analogue structure UiO-66(COO) 2 -Cu and nanoclustering of highly active and stable copper sites, as evidenced by the operando studies coupled with steady-state isotopic transient kinetic experiments, transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy analyses, and Density Functional Theory calculations. Beyond revealing outstanding catalytic performance for UiO-66(COO) 2 -Cu, this work delivers an in-depth understanding of the photocatalytic reaction mechanism, which involves evolutive behavior of the postmetalated copper as well as the MOF framework over the reaction. These key findings pave the way toward the engineering of new and efficient catalysts for photocatalytic dehydrogenation of formic acid.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».