光催化CO2还原新突破：金属有机框架与共价有机框架材料的前沿进展

来自前沿材料领域的研究人员系统评述了MOFs与COFs在光催化CO2还原反应（PC CRR）中的工程化策略，通过结构调控与异质结构建显著提升光吸收效率、电荷分离能力及CO2活化性能，为碳中和目标提供创新材料解决方案。

　　

随着大气二氧化碳浓度持续攀升，利用太阳能将CO₂转化为高附加值化合物成为迫切需求。光催化CO₂还原反应（photocatalytic CO₂ reduction reaction, PC CRR）虽具可持续性优势，但传统金属氧化物半导体因宽带隙、电子-空穴复合率高及CO₂吸附能力弱而受限。本文系统探讨了金属有机框架（metal-organic frameworks, MOFs）与共价有机框架（covalent organic frameworks, COFs）作为高效光催化剂的最新工程进展。这些材料凭借固有孔隙率、结构可调性与模块化架构，显著增强光吸收、促进电荷分离并优化CO₂活化过程。通过配体功能化、金属节点替换/引入以及光敏剂整合，可精准调控其电子结构。当与其他半导体形成异质结时，界面电场效应能加速电荷分离与传输，提升光能利用率。此外，MOFs可作为牺牲模板制备多孔光催化材料，兼具增强的光捕获能力与高密度活性位点。在深入讨论光催化剂设计策略后，本文进一步指出当前挑战（如获取更高价值的碳氢化合物产物），并展望未来研究方向。