综述：铜基MOF电催化剂在CO2还原中的最新进展

这篇综述系统总结了铜基金属有机框架（MOF）材料在电催化CO2还原反应（CO2RR）中的设计策略与应用进展，重点探讨了配体调控、杂化结构工程和后合成衍生化对催化性能的影响，为开发高效碳中和技术提供了理论指导。

　　

引言

随着全球能源短缺和环境问题加剧，电催化CO₂还原反应（CO₂RR）成为实现碳中和的关键路径。铜基MOF因其独特的孔隙结构、可调活性位点和优异的C₂₊产物选择性，成为研究热点。

反应机制与原理

CO₂RR涉及多电子-质子耦合转移过程，产物包括C₁（如HCOOH、CH₄）和C₂₊（如C₂H₄、C₂H₅OH）。关键中间体COOH和CO的吸附强度决定了反应路径，而Cu的d带中心位置显著影响C-C耦合效率。例如，MAF-2系列MOF通过调控配体侧链尺寸，实现C₂H₄/CH₄选择性比从11.8:1逆转至1:2.6。

催化剂设计策略

本征结构调控：配体选择（如羧酸、吡唑）和金属节点分布直接影响催化活性。例如，Cu₁Ni-BDP中不对称Ni/Cu位点降低*COH-COH形成能垒，C₂H₄法拉第效率（FE）达52.7%。
杂化结构工程：导电基底（如石墨烯）和双金属协同作用提升性能。Cu-THQ-EFG复合物在-0.25 V下FE_甲酸达31.7%，而Cu₂O/CPFs异质结通过内置电场促进电子转移，FE_C2H4提升至61.8%。
后合成衍生化：热解MOF可生成Cu⁰/Cu⁺界面活性位。Cu-MOF74/Cu₂O-350的C₂H₄选择性达32.5%，而低核Cu簇催化剂（LNCC）通过多中心协同实现乙醇FE 82.5%。

应用与挑战

Cu-MOF在流动池中展现工业化潜力，如HKUST-1衍生催化剂在-0.98 V下C₂产物FE达58.6%。然而，导电性差和结构稳定性仍是瓶颈。未来需结合机器学习优化材料设计，并探索MOF在膜电极组件（MEA）中的集成应用。

结论与展望

铜基MOF通过精准调控活性位点微环境，为CO₂RR提供了高效平台。发展导电MOF复合材料、解析界面动力学及开发规模化制备工艺，将是推动其实际应用的关键。