Small Structures:后合成修饰金属-有机框架(MOFs)制备光催化材料

1、研究背景

随着社会的不断发展,人类对能源的需求日益剧增,传统化石能源的大量使用已造成诸多严重的环境问题。同时,有限的化石能源不足以满足人类社会发展的能源需求,严重阻碍人类社会的健康可持续发展,解决因传统化石能源过度使用而导致的能源危机与环境问题迫在眉睫。太阳能作为一种清洁、可持续的绿色能源。光催化材料是有效利用太阳能的关键所在。相较于传统异相催化剂,金属-有机框架材料(MOFs)由于其结构明确、多孔且可调的化学结构等特点,在光催化领域受到广泛关注,也是近年来各领域研究热点。然而,MOFs常面临稳定性差、缺乏活性位点或可见光响应等问题,限制了其在光催化领域应用。利用其结构可修饰的特点,通过后合成修饰(PSM)策略能有效地解决了上述此类问题。近年来,基于这一改性策略,系列MOFs材料展现出优异的光催化活性,极大推动高效MOFs光催化材料的设计合成及其应用。

2、文章简介

中国科学院福建物质结构研究所张健研究员无机化学合成团队周天华研究员,围绕MOFs的金属节点、有机配体、孔及表面进行后合成修饰,总结后合成修饰策略所制备的MOFs光催化材料在光解水产氢、二氧化碳还原、有机转化、污染物降解等发展现状,重点阐述后修饰手段对光响应、光生载流子分离与迁移、活性中心表面反应的调控与相应光催化活性之间的内在联系,并总结讨论MOFs后修饰合成在光催化领域的挑战和应用前景,以期推动高效与稳定的MOFs光催化材料设计合成(图1)。

图1、金属-有机框架(MOFs)后合成修饰制备光催化材料

文章主要内容可分为以下三个部分:

1、概述当前光催化研究背景,阐述MOFs的组成、结构特征以及后合成修饰策略应用于光催化领域的优势。

2、围绕MOFs金属节点、有机配体和孔道三个方面展开的后合成修饰手段,结合MOFs催化材料在光催化领域的具体研究内容,探讨不同修饰手段对光催化活性的影响。

3、总结归纳MOFs后修饰合成在光催化领域的研究现状,讨论其应用于光催化尚待解决的问题及应用前景。

该工作得到国家自然科学基金(51772291) 和 111 国家学科创新引智基地 (D20015)的支持。

论文信息:

Postsynthetic Modification of Metal-Organic Frameworks for Photocatalytic Applications

Huaxing Lin,# You Xu,# Bing Wang, Dong-Sheng Li, Tianhua Zhou*, Jian Zhang

Small Structures

DOI: 10.1002/sstr.202100176

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sstr.202100176