O enriquecimento de CO2 aumenta a conversão altamente seletiva de CO2 em CH4 impulsionada por luz infravermelha pelo fotocatalisador UiO-66/Co9S8

A redução fotocatalítica de CO2 em produtos químicos de alto valor é uma abordagem atraente para mitigar as mudanças climáticas, mas continua a ser um grande desafio produzir um produto específico de forma seletiva pela luz infravermelha. Assim, o composto UiO-66/Co9S8 é projetado para unir as vantagens dos fotocatalisadores metálicos e dos adsorvedores porosos de CO2 para a conversão de CO2 em CH4 impulsionada por luz infravermelha. A natureza metálica do Co9S8 confere ao UiO-66/Co9S8 uma absorção excepcional de luz infravermelha, enquanto o UiO-66 aumenta drasticamente sua concentração local de CO2, revelado pelas simulações de método de elementos finitos. Como resultado, Co9S8 ou UiO-66 isoladamente não apresentam atividade fotocatalítica observável sob luz infravermelha, enquanto UiO-66/Co9S8 exibe uma atividade excepcional. A taxa de evolução de CH4 sobre UiO-66/Co9S8 atinge 25,7 µmol g-1 h-1 com cerca de 100% de seletividade sob irradiação de luz infravermelha, superando a maioria dos catalisadores relatados sob condições de reação semelhantes. A espectroscopia de absorção de raios X verifica a presença de dois sítios distintos de Co e confirma a existência de uma ligação metálica Co─Co no Co9S8. A análise dos diagramas de energia e os espectros de absorção transitória manifestam que a redução de CO2 ocorre principalmente no Co9S8 para UiO-66/Co9S8, enquanto os cálculos de teoria do funcional de densidade demonstram que os sítios de Co1 de alta densidade eletrônica são os principais sítios ativos, possuindo barreiras de energia mais baixas para a posterior protonação de *CO, levando à ultra-alta seletividade em relação ao CH4.