可见光驱动TiO2@DABCO-MOF-Ni复合催化剂高效分解水制氢：绿色能源的突破性进展

本研究针对化石燃料污染及可再生能源需求，设计了一种新型TiO2@DABCO-MOF-Ni复合光催化剂，通过可见光（≥550 nm）驱动水分解实现高效制氢（535 mmol·h?1·g?1）。该材料结合MOFs结构可调性与TiO2的稳定性，经XRD、XPS等表征证实其协同效应，循环8次性能无衰减，为清洁能源开发提供新策略。

　　

全球能源危机与环境污染迫使人类寻找化石燃料的替代方案。尽管太阳能取之不尽，但如何高效转化光能为可存储燃料仍是巨大挑战。氢能因其零污染和高热值被视为理想能源，而光催化水分解技术可直接利用太阳能产氢，成为研究热点。然而，传统催化剂普遍存在可见光响应弱、电荷复合快等瓶颈。金属有机框架（MOF）材料因其可定制的孔隙结构和光电性能崭露头角，但单一MOF的光催化效率仍受限。

埃及石油研究所的Howaida M. Abd El Salam团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表研究，创新性地将二氧化钛（TiO₂）与镍基MOF（DABCO-MOF-Ni）复合，构建了TiO₂@DABCO-MOF-Ni异质结催化剂。通过溶热法合成材料后，采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光谱（PL）等技术证实了TiO₂与MOF的协同作用：TiO₂的宽禁带特性与MOF的可见光捕获能力互补，而镍节点（Ni²⁺）作为电子传输枢纽显著抑制了电荷复合。密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示了DABCO配体中氨基（NH₂）的给电子效应可优化能带结构。

关键研究结果

1. 材料表征：XRD显示复合后MOF晶型保持完整，BET测试表明比表面积达480 m²/g；UV-Vis反射谱证明吸收边红移至550 nm，PL谱显示复合材料的电子-空穴复合率降低76%。
2. 制氢性能：在模拟太阳光下，TiO₂@DABCO-MOF-Ni的产氢速率达535 mmol·h^?1·g^?1，分别是MOF-Ni和DABCO-MOF-Ni的2.4倍和1.6倍。
3. 稳定性测试：连续8次循环后活性无衰减，电化学阻抗谱（EIS）表明其电荷转移电阻仅为纯TiO₂的1/5。

结论与意义
该研究通过精准设计MOF-TiO₂异质结，实现了可见光区的高效制氢。其创新点在于：①利用DABCO配体的氨基增强光吸收；②镍金属中心促进电荷分离；③TiO₂外壳保护MOF骨架稳定性。这不仅为绿色氢能规模化生产提供了新材料，更为多组分催化剂设计提供了范式。未来通过调控MOF孔径与金属簇类型，有望进一步突破量子效率瓶颈。