通过调控有机配体共轭增强锌基MOFs电荷分离以加速甲基橙光催化降解

本文通过精准调控有机连接体的π-共轭结构（MOF-1采用苯二甲酸酯，MOF-2采用萘二甲酸酯），系统揭示了配体共轭工程对金属有机框架（MOF）光催化性能的增强机制。研究表明，扩展共轭的MOF-2具有更窄的带隙、增强的可见光吸收和优异的电荷分离效率，在90分钟内实现91.2%的甲基橙（MO）降解率，较MOF-1提升近一倍。机理研究证实超氧自由基（•O2-）、单线态氧（1O2）和羟基自由基（•OH）为关键活性物种，为设计高性能MOF光催化剂提供了新策略。

　　

材料与仪器

所有材料均为商业采购且直接使用未经纯化。所用溶剂均为分析纯级别。样品粉末X射线衍射（PXRD）图谱通过配备Cu-Kα辐射（λ=1.54178 ?）的X射线粉末衍射仪（德国布鲁克D8）采集。所有样品的PXRD图谱均通过Mercury软件（免费获取于http://www.ccdc.cam.ac.uk/mercury/）进行模拟。合成样品的C、H、N元素分析...

MOF-1的晶体结构描述

MOF-1 属于正交晶系Pnma空间群（附表S1）。如图2a所示，其不对称单元包含三个Zn²⁺阳离子、两个TRZ阴离子和两个二分之一BDC^2-阴离子。其中Zn1和Zn2均通过配位两个不同BDC配体的氧原子和两个不同TRZ配体的氮原子形成四面体几何构型，而Zn3则通过配位两个BDC配体的氧原子...

结论

总而言之，我们通过调控芳香连接体的共轭程度，成功构建了两种锌基MOF（MOF-1和MOF-2），证明MOF-2中扩展的π-共轭体系显著提升了光催化活性。基于萘的MOF-2展现出更窄的带隙、增强的可见光吸收和高效的电荷分离能力，对甲基橙（MO）的降解效率高达91.2%，近乎是苯基MOF-1的两倍。机理研究揭示•O₂^-、¹O₂和•OH...