综述：金属有机框架/共价有机框架基材料在有机/无机污染物消除与CO2还原中的应用

这篇综述系统总结了金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）及其衍生物在环境治理与能源转化中的前沿应用。通过吸附、光催化和电催化策略，这些材料展现出对有机/无机污染物高效清除及CO2还原的卓越性能，其可调结构、活性位点和后修饰特性（如单原子/金属氧化物修饰）为环境修复提供了新思路。

　　

Abstract

随着经济、农业和工业的快速发展，能源需求激增导致的环境污染已成为全球研究热点。金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）因其优异的物理化学性质受到跨学科关注。其可调结构、活性位点、功能基团及后修饰特性（如单原子、金属氧化物修饰）为特定应用提供了高效解决方案。本文综述了近5年MOFs/COFs及其衍生物在污染物消除和CO₂还原中的研究进展，结合实验数据、光谱表征和理论计算揭示了作用机制。

材料特性与设计策略

MOFs/COFs的孔道结构和表面化学特性可通过配体选择、金属节点调控实现精准设计。例如，引入氨基或羧基可增强对重金属离子的螯合能力，而卟啉单元修饰则提升光催化活性。通过将Pt单原子锚定在Zr-MOFs骨架上，CO₂还原法拉第效率可达92%。

污染物消除机制

在有机污染物降解中，NH₂-UiO-66通过光生空穴直接氧化双酚A，3小时内去除率超95%。对于无机污染物如Cr(VI)，Fe₃O₄@COF-1的吸附-还原协同作用使其容量达205 mg/g。值得注意的是，MOFs的开放金属位点对As(III)的吸附选择性比传统材料高3个数量级。

CO₂转化性能突破

在电催化CO₂还原中，Co-Pc@COF-303将CO选择性提升至99%，过电位仅220 mV。光催化体系里，ZnTCPP-MOF/COF异质结实现了CH₄产率8.7 μmol/g/h，归因于界面电荷分离效率提升。

挑战与展望

尽管实验室研究取得突破，大规模应用仍面临稳定性差、成本高等难题。未来需开发水热稳定的MOFs/COFs，并建立标准化性能评价体系。将机器学习与高通量筛选结合，有望加速新型环境材料的开发进程。