第一作者：王一婷、郭凯　　通讯作者：韩治际
DOI：10.31635/ccschem.026.202506925

前言

2026 年，CCS Chemistry 在线发表中山大学韩治际教授团队在光催化 CO₂ 还原领域的最新研究成果。该工作报道一种基于铁—茜素配合物的自敏化分子光催化体系，通过耦合光吸收与催化位点，实现高稳定、高活性的 CO₂ 光还原。论文第一作者为王一婷和郭凯，通讯作者为韩治际。

研究背景

人工光合作用为 CO₂ 资源化提供了重要路径，但现有分子光催化体系普遍存在稳定性不足的问题。尽管多组分体系和贵金属催化剂已取得较高活性，其长期稳定性仍难以满足进一步应用需求。因此，开发基于地球丰度元素、兼具高活性与高稳定性的自敏化分子光催化体系，成为该领域的重要挑战。

本文所用设备

本文实验采用伟德源自英国1946 PCX-50C Discover 多通道光催化反应系统开展平行光照反应。该系统可用于催化剂及反应条件筛选，配置多位 LED 光源，并支持根据实验需求选择波长。

图表解析

图1：铁配合物的合成方法、晶体结构及分子结构

图1展示铁—茜素配合物的合成路线。以碳酸氢钠或氢氧化锂为碱，分别得到配合物 L₆Fe₂Li₃(TBA)₃（1）和 L₆Fe₂Na₃(TBA)₃（2），其中 L 为茜素二阴离子，TBA 为四丁基铵阳离子。通过异丙醚缓慢扩散乙腈溶液获得深紫色单晶。结构分析显示，配合物 2 中 Fe···Fe 距离为 5.90 Å，长于配合物 1 的 5.43 Å，可能与 Na⁺ 半径大于 Li⁺ 有关。

表1：铁配合物的光物理与光催化CO产量

反应在 CO₂ 饱和 DMF 中进行，使用 2.0 μM Fe 光催化剂和 50 mM BIH，并以 450 nm 蓝光 LED（100 mW·cm⁻²）照射。配合物 1 和 2 的统计时间为 360 h，Fe–purpurin 为 120 h；CO 生成量、TON 和 TOF 的误差基于三次独立实验。结果显示 CO 生成速率与 TOF 无明显下降，表明体系具有良好稳定性。

图2：铁配合物光催化CO₂还原性能

性能结果表明，铁—茜素配合物通过自敏化设计将光吸收与催化位点整合，在可见光条件下实现长时间稳定的 CO₂ 还原。惰性金属 Li⁺/Na⁺ 对关键中间体形成过程的调控，为提高催化效率提供了新的分子设计思路。

全文小结

该工作以地球丰度较高的铁元素为核心，构建铁—茜素自敏化分子光催化体系，在可见光下实现超过 360 h 的持续反应、TON 9930 和 96% 选择性。研究同时表明，惰性金属离子可参与调控关键中间体形成，从而改善光催化 CO₂ 还原效率。

对于需要比较催化剂、光强、波长及反应配方的研究，可结合光催化反应系统开展多通道平行实验，并保持光照与反应条件可追溯。

文献信息

Yiting Wang, Kai Guo, et al. Iron-Alizarin Complexes for Highly Stable Photocatalytic CO₂ Reduction. CCS Chemistry, 2026. DOI: 10.31635/ccschem.026.202506925. 查看论文原文

延伸阅读：静电场效应赋能离子型COFs高效光催化CO₂还原