综述：金属有机框架材料在光催化CO2还原中的研究进展

（编辑推荐）本综述系统阐述了金属有机框架（MOFs）材料在光催化CO2还原领域的最新进展，重点分析了其结构可调性、活性位点丰富性及光生载流子分离机制（LMCT/MMCT），归纳了形貌调控、单原子锚定（如Ag/MIL-101）和异质结构建（如ZnIn2S4/MOF-808）等优化策略，为设计高效CO2转化催化剂提供理论指导。

　　

金属有机框架材料在光催化CO₂还原中的研究进展

Abstract

化石燃料燃烧导致的环境污染与能源短缺问题日益严峻。利用太阳光驱动复合材料将CO₂转化为高附加值化合物，成为缓解能源危机与环境污染的双赢策略。金属有机框架（MOFs）因其可调结构、优异光催化活性和丰富活性位点，在CO₂光还原体系中表现突出。本文系统总结了MOF基复合材料的最新研究进展，重点探讨了不同还原路径（如Carbene pathway、Formyl pathway）对产物选择性的影响机制。

Introduction

大气CO₂浓度已攀升至427 ppm，引发严重温室效应。传统半导体材料（如TiO₂、g-C₃N₄）受限于窄光谱响应和载流子复合问题，而MOFs通过金属簇与有机配体自组装形成的多孔结构，展现出独特的电荷转移特性（如MLCT、π-π*跃迁）。研究证实，NH₂-MIL-125(Ti)通过暴露{111}晶面可显著提升CO₂吸附能力，而Ag/MIL-101(Cr)中银原子诱导的缺陷位点可优化反应路径。

Regulating strategies

维度调控是提升MOFs性能的核心策略：

• 2D MOFs：超大比表面积促进活性位点暴露

• 单原子修饰：如Fe₃O₄/UiO-66中Fe原子作为电子中继站

• 异质结构建：ZnIn₂S₄/MOF-808形成的S型异质结使还原效率提升3.7倍

Reduction products

CO₂还原产物分布受中间体调控：

• C₁产物（CO、CH₄）：通过*COOH中间体路径

• C₂产物（C₂H₄）：依赖*CH₂二聚化

• 多碳产物：需C-C偶联步骤，如Co-ZIF-8可生成C₃H₇OH

Conclusions and perspectives

尽管MOFs在光催化CO₂还原中取得突破，但稳定性差、机理不明确仍是瓶颈。未来研究应聚焦原位表征技术与人工智能辅助材料设计，推动该技术走向工业化应用。