乙二胺功能化ZIF-90光电极的构建及其在CO2 高效还原制甲醇中的应用研究

本研究针对MOF基光电极材料在CO2 还原反应(CO2 RR)中存在的稳定性差、选择性低等问题，通过乙二胺(EDA)后合成修饰ZIF-90，显著提升了光电流密度（增加46%）和甲醇产率（提高8.61倍），最大法拉第效率达8.4%，为设计高效稳定的CO2 光电解催化剂提供了新思路。

　　

随着全球气候变化加剧，CO₂
减排技术成为研究热点。光 electrocatalytic CO₂
还原兼具 photocatalysis 和 electrocatalysis 优势，但现有催化剂普遍面临选择性低、水稳定性差等瓶颈。金属有机框架(MOF)材料虽具有高比表面积和可调孔道结构，但其光电转化效率仍待提升。

马来西亚国油科技大学的研究团队在《Fuel》发表研究，通过乙二胺(EDA)功能化沸石咪唑酯骨架ZIF-90，成功构建出高效稳定的CO₂
-to-甲醇光电极。研究采用溶剂热法合成ZIF-90后，创新性地通过回流缩合技术在其咪唑环引入EDA，形成碳酸酐酶(CA)模拟结构。

关键技术包括：1）SEM-EDX表征形貌与元素分布；2）ATR-FTIR分析官能团变化；3）UV-Vis DRS测定光吸收特性；4）循环伏安法(CV)评估光电活性；5）GC-FID定量甲醇产率。

扫描电子显微镜分析
SEM显示原始ZIF-90呈菱形十二面体形貌（SOD拓扑），EDA修饰后转变为准球形聚集体，表面粗糙度增加，证实醛基-胺基界面相互作用。

光电化学性能
CV曲线在-0.2 V出现显著阴极峰，还原电流提升46%，光响应增强63%。UV-Vis显示EDA修饰使吸收边红移，带隙从4.1 eV降至3.7 eV，促进可见光利用。

催化性能
在0.1 M NaHCO₃
电解液中，EDA-ZIF-90的甲醇产率达8.61倍提升，法拉第效率(8.4%)和量子效率(4.2%)均创同类MOF催化剂新高，归因于EDA-Zn²⁺
配位形成的CA模拟结构增强CO₂
吸附活化。

该研究突破性地通过分子水平设计，将生物酶活性中心（CA）仿生策略引入MOF功能化，不仅证实EDA修饰可同步优化电荷分离（光响应↑63%）和催化选择性（甲醇FE↑8.4%），更为开发"人工光合作用"系统提供了材料基础。这种将仿生化学与框架工程相结合的研究范式，对实现碳中和目标下的CO₂
资源化利用具有重要指导价值。