近日，威尼斯官网新能源材料与低碳技术研究院张志明与鲁统部教授团队在Angew. Chem.期刊上发表两篇最新研究成果，分别是“Building Co₁₆-N₃-based UiO-MOF to Expand Design Parameters for MOF Photosensitization”和“Single-cluster Functionalized TiO₂Nanotube Array for Boosting Water Oxidation and CO₂Photoreduction to CH₃OH”。

该研究成果通过光催化技术将太阳能转化为化学能，这是解决能源危机和环境问题的最佳途径之一。团簇具有精确的分子结构和丰富的活性位点，在太阳能催化和转换领域展现出了广泛的应用前景。然而团簇在光催化过程中吸光能力差，极大限制了其在光催化领域的应用。基于此，团队开发了不同策略耦合分子团簇和吸光材料极大提高了光合成效率。一是开发了双小分子辅助策略构建高核Co₁₆-N₃簇，并以此为节点开发出高核过渡金属簇基UiO框架。其中高核钴簇Co₁₆-N₃表面的叠氮分子为Click反应提供反应位点耦合强可见光吸收发色团(Bodipy)，显著提高了耦合材料的可见光吸收能力和光生电子——空穴分离效率，提高了光合成效率。二是采用简单的电合成策略，制备出一系列单多酸(POM)团簇功能化的复合催化剂POM@TiO₂。系统阐述了POM储存与释放电子的功能，通过POM电子海绵的引入，有效抑制了光生载流子复合，促进表面空穴富集，提高水氧化效率和提升CO₂还原效率。CO₂到CH₃OH转化的效率较单纯TiO₂纳米管提升11倍。这两项工作分别从两个方面实现了光能向化学能的转化，对实现“碳中和”目标具有重要意义。