高效金属-有机框架的工程设计用于光催化CO2还原

彭国强; 李秀艳; 李敏; 苏志博; 胡发露; 周国伟

物理化学学报 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (2) : 35 -61.

高效金属-有机框架的工程设计用于光催化CO₂还原

彭国强, 李秀艳, 李敏, 苏志博, 胡发露, 周国伟

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摘要

过去几十年间，过量CO₂排放引发了诸多环境问题。太阳能驱动的光催化CO₂转化为高附加值化学品，为能源与环境问题提供了极具前景的解决方案。近年来，一种由有机配体与金属离子/簇自组装形成的多孔配位聚合物——金属有机框架（MOFs），因其优异的CO₂捕获能力和可调控结构，在光催化转化CO₂领域获得广泛探索。然而，开发具有高效CO₂转化性能的MOFs仍面临重大挑战。本综述系统阐述了构建高效光催化CO₂还原MOFs的四大关键工程策略：配体工程、次级构筑单元（SBU）工程、缺陷工程和形貌工程。这些策略聚焦于优化MOFs的关键结构特性，这些特性对其光催化CO₂还原性能（特别是光吸收能力、CO₂吸附能力及电荷分离传输效率）具有决定性影响。所建立的设计原则与调控策略展现出广泛适用性，可拓展用于指导多种MOF基功能体系的理性设计。此外，我们批判性评估了各策略的优缺点，着重阐明其特定贡献与固有局限性。最后，我们展望了MOF基光催化CO₂还原的发展前景，并指明了未来具有潜力的研究方向。