第一作者：Min Zhou，Haozhi Wang，Rong Liu

通訊作者：施偉東，姜志鋒，熊宇杰

通訊單位：江蘇大學(xué)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

施偉東，研究員，博士生導(dǎo)師，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。先后在英國皇家學(xué)會國際人才引進(jìn)計劃獎學(xué)金和德國洪堡獎學(xué)金的資助下，分別英國格拉斯哥大學(xué)和德國科隆大學(xué)從事博士后研究。目前研究主要集中在納米催化劑宏量制備及其功能強(qiáng)化方向。

姜志鋒，江蘇大學(xué)能源研究院教授，博士生導(dǎo)師；入選江蘇特聘教授以及江蘇省優(yōu)青。先后在美國哥倫比亞大學(xué)、香港中文大學(xué)以及香港城市大學(xué)從事博士（聯(lián)合）以及高級副研究員的工作；長期致力于從事小分子催化轉(zhuǎn)化過程強(qiáng)化的研究工作。

熊宇杰，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，英國皇家化學(xué)會會士?，F(xiàn)任化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院副院長，合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心納米催化與能量轉(zhuǎn)化研究部主任。

論文速覽

在催化劑表面產(chǎn)生受阻路易斯對是調(diào)節(jié)CO₂活化的有效策略。本文提出了一種在多(七嗪亞胺)（PHI）納米片中通過氫鍵構(gòu)建受阻路易斯對（FLPs）的簡便表面功能化方法，以增強(qiáng)CO₂分子的活化。

實驗和理論結(jié)果表明，構(gòu)建活性氫鍵區(qū)域可以促進(jìn)CO₂分子的彎曲。此外，氫鍵介導(dǎo)的FLPs誘導(dǎo)的電子云的離域化可以促進(jìn)CO₂的異質(zhì)裂解和光催化轉(zhuǎn)化。本工作突出了在聚合物材料上利用氫鍵介導(dǎo)策略在CO₂異質(zhì)光催化活化中的潛力。

圖文導(dǎo)讀

圖1：PHI-FLP材料的合成過程，以及通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）和高分辨TEM（HRTEM）觀察到的PHI-FLP納米片的形態(tài)和尺寸。

圖2：PHI-FLP的優(yōu)化結(jié)構(gòu)和電子密度等位面，以及PHI和PHI-FLP的電荷差異圖（CDP）。

圖3：不同樣品在光照下CO₂光還原性能，包括CO產(chǎn)率、CO生成的平均速率、CO₂光還原反應(yīng)中涉及的電子演化速率。

圖4：PHI和PHI-FLP的CO₂吸附曲線、原位FTIR光譜、CO₂吸附在PHI和PHI-FLP上的CDP、CO₂吸附和活化的自由能圖以及PHI-FLP上CO生成過程的機(jī)理示意圖。

總結(jié)展望

本文通過在無金屬的PHI聚合物中構(gòu)建氫鍵介導(dǎo)的FLPs，展示了一種具有極化電荷分布的新型光催化劑。理論和實驗結(jié)果表明，PHI-FLP在CO₂光還原中表現(xiàn)出顯著提高的活性和選擇性。這種通過調(diào)節(jié)路易斯酸和路易斯堿來改善PHI光催化劑的CO₂光還原性能的方法，為可持續(xù)CO₂還原的聚合物光催化劑設(shè)計提供了新的見解。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Construction of Frustrated Lewis Pairs in Poly(heptazine imide) Nanosheets via Hydrogen Bonds for Boosting CO₂ Photoreduction

期刊：Angewandte Chemie International Edition

DOI：10.1002/anie.202407468