利用太阳光驱动金属簇(SMC)催化高温化学反应为低碳工业的发展带来了希望，但金属簇催化剂的制备和利用全光谱太阳能的能力较差。
在SMC的基础上开发高效的光热催化剂，以实现有效地利用太阳能的全光谱，是一个非常迫切又具有挑战性的任务。近日，苏州大学何乐、张晓宏和李超然等通过化学剥离法获得了二维Mo2TiC2纳米片，然后将Ru簇负载到Mo2TiC2上(Ru/Mo2TiC2)。研究人员利用Ru/Mo2TiC2催化逆水煤气变换(RWGS)反应，结果显示，在200°C-500°C内，Ru/Mo2TiC2表现出比Ru-NP/Mo2TiC2更高的CO2转化率(通过金属负载归一化)和转化程度；在Ru/Mo2TiC2、Ru-NP/Mo2TiC2和Ru/SiO2催化剂上进行了CO2程序升温脱附(TPD)实验，MXene为载体的样品表现出增强的CO2吸附和活化。此外，在500°C下Ru/Mo2TiC2能够连续运行15小时且催化性能保持稳定，而Ru-NP/Mo2TiC2和Ru/SiO2均逐渐失活。研究人员还展示了MXene负载Ru团簇在自然光下的光热CO2催化。在太阳光照射下，Ru/Mo2TiC2的表面温度在30秒内迅速升高到360°C，这表明MXene支撑的团簇具有优异的光热转换性能。更重要的是，在光照5分钟后，CO产生速率达到3.9 mol·gRu-1·h-1，CO选择性为90%。该项工作展示了金属团簇催化剂巨大的太阳能-化学能转换潜力，并且其具有改进的反应性和完全由阳光驱动的特点也促使其成为一种绿色和低能耗工业生产的热门催化剂。Mo2TiC2 MXene-Supported Ru Clusters for Efficient Photothermal Reverse Water–Gas Shift. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c10707
