异质界面与缺陷协同构建超亲水HER催化剂：MOF@COF异质结在光催化CO2还原中的突破性研究

本文创新性地通过精确调控MOF@COF异质结界面结构（Cu3(NH2BTC)2@Tpt-2p），实现了光生电子供给与消耗的动态平衡，显著提升CO2还原性能（电子消耗速率达2794.2 μmol·g?1·h?1），为设计高效光催化体系提供了新范式。

　　

Highlight

通过精确控制三苯胺基COF（Tpt-2p）在氨基功能化Cu-MOF表面的原位合成，构建了具有优化结构的Cu₃(NH₂BTC)₂@Tpt-2p-x异质结（x = 3–19 wt%），实现了CO₂向CH₄/CO的高选择性转化。

材料与表征

所有材料均为商业采购且未经纯化直接使用。2-氨基-1,3,5-苯三羧酸（H₃NH₂BTC）通过乙酰化和氧化两步反应合成（方案2）。¹H NMR谱使用400 MHz核磁共振仪（Bruker AV500，TMS内标）测定。粉末X射线衍射（PXRD）图谱通过Bruker D8 Advance衍射仪（Cu Kα辐射，λ = 1.5418 ?）获取。

合成与结构表征

通过异相成核策略合成Cu₃(NH₂BTC)₂@Tpt-2p异质结（方案1）。首先，通过溶剂热法使2-氨基-1,3,5-苯三羧酸（NH₂-H₃BTC）与Cu²⁺离子在DMF/H₂O溶液中反应制备Cu₃(NH₂BTC)₂。PXRD分析显示其特征衍射峰位于6.7°、9.5°、11.6°、13.4°、14.6°、16.4°和17.5°，与标准结构一致。

结论

本研究通过界面工程策略制备了具有精确质量比的MOF@COF异质结光催化剂，在光催化CO₂还原中表现出高效性能。其核心创新在于通过调控Tpt-2p负载量，在保留CO₂吸附位点的同时增强电子传输能力，从而达成卓越催化性能。