三明治结构金属有机框架复合材料的微环境调控优化光催化制氢

Microenvironment modulation for enhanced photocatalytic hydrogen production in sandwich-structured metal-organic framework composite materials

太阳能光催化制氢是有希望解决全球能源危机的可行性手段,提高人工光催化剂的效率是该领域面临的核心问题.由于催化位点与周围微环境之间的协同作用,天然酶表现出超高的催化效率.受此启发,研究人员在热催化剂的催化位点周围制造合适的微环境,有效提高了催化效率[1~6].然而,由于在光催化反应中光激发、电荷分离和表面反应等多过程相互纠缠、相互影响,这给利用微环境调控优化光催化性能带来巨大的挑战.应对挑战的有效手段就是构建可以在原子精度上调节光敏剂和催化单元周围微环境的平台.金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属节点和有机配体构成的多孔晶体材料,在多相催化领域引起广泛关注.尤其是其具有结构精确、孔环境可变和结构、成分灵活可调等特性,可以促进原子尺度上精确的微环境调制,在光催化方面显示出极大的潜力.此外,一些具有新型结构的MOF复合材料,如三明治结构、蛋壳结构已被成功合成并且实现了复杂的催化功能[7,8].