综述：金属有机框架和共价有机框架作为催化剂和光催化剂用于从CO2和环氧化物合成环状碳酸酯

本综述系统阐述了金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）在催化CO2与环氧化物合成高附加值环状碳酸酯中的突破性进展，重点分析了其多孔结构、光催化性能及可持续化学转化潜力，为绿色化学提供了创新思路。

　　

Abstract

大气中CO₂浓度持续升高对全球气候造成深远影响。将CO₂从有害废弃物转化为高价值化学品成为现代化学的重要课题。具有多孔特性的MOFs和COFs因其超大比表面积、可调控孔道结构和优异催化活性，在CO₂与环氧化物固化为环状碳酸酯的反应中展现出独特优势。这类材料不仅可作为高效催化剂，还能通过光催化路径实现温和条件下的CO₂转化，产物环状碳酸酯在溶剂、医药和聚合物领域具有广泛应用。

Graphical Abstract

MOFs与COFs通过精妙的孔道设计实现三重功能协同：高密度活性位点暴露、反应物选择性吸附以及光生载流子的高效分离。图示展示了这些框架材料在可见光驱动下将CO₂分子插入环氧化物环状结构的微观过程，其中配位不饱和金属节点（如Zr⁴⁺、Co²⁺）与有机配体形成的周期性结构为反应提供了理想微环境。

催化机制解析

MOFs的催化性能主要源于：1）金属簇与CO₂的Lewis酸碱相互作用；2）孔道限域效应降低反应活化能；3）光敏配体（如卟啉）实现可见光捕获。以UiO-66为例，其Zr₆O₄(OH)₄次级结构单元可同时活化CO₂和环氧乙烷。COFs则通过共价键连接的有机单元构建刚性孔道，如含有三嗪环的CTF-COF能实现>99%的碳酸亚乙酯选择性。

光催化创新路径

最新研究发现，含CdS量子点的ZIF-8框架在可见光下可将反应速率提升3个数量级。机理研究表明：框架结构不仅作为载体，更能通过能带调控促进光生电子-空穴对分离。特别值得注意的是，部分MOFs在反应后出现晶格动态呼吸现象，这种结构自适应特性显著提升了催化循环稳定性。

挑战与展望

当前面临的主要瓶颈包括：1）水稳定性问题导致部分MOFs在潮湿环境中降解；2）大规模合成时的成本控制；3）复杂反应体系的机理解析。未来发展方向可能聚焦于机器学习辅助材料设计，以及开发兼具电催化与光催化功能的双模式框架体系。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。研究数据充分证实了MOF/COF材料在CO₂资源化利用中的巨大潜力，为碳中和目标提供了创新技术路径。