Strategier til at konstruere metalorganiske rammer til effektiv fotokatalyse

Den stadigt stigende globale energimangel og forværringen af ​​miljøet kræver et presserende udskiftning af konventionel fossilbaseret energi med grøn og bæredygtig energi.

Som en af ​​de vedvarende energikilder er solenergi ren og rigelig og kan være en tilfredsstillende mulighed. Fotokatalyse er en meget lovende teknologi, der effektivt omdanner solenergi til kemisk energi. Denne teknologi har adskillige anvendelser, såsom vandopdeling, CO₂ reduktion, organisk syntese og nedbrydning af forurenende stoffer.

Selvom uorganiske halvledere er de første og de mest studerede fotokatalysatorer, er metal-organiske rammer (MOF'er), en klasse af porøst krystallinsk materiale konstrueret af metalioner/klynger forbundet med multi-denterede organiske ligander, for nylig dukket op som en ny type lovende fotokatalysatorer.

Den let regulerede sammensætning og struktur af MOF'erne på grund af deres høje strukturinklusivitet gør MOF'er i stand til at være et ideelt modelsystem til at udforske forholdet sammensætning-struktur-aktivitet i et MOF-baseret fotokatalytisk system, som kan give vejledning til rationelt design og udvikling af fotokatalysatorer på atomniveau.

En række fremragende anmeldelser om MOF-baseret fotokatalyse er allerede blevet offentliggjort i løbet af det sidste årti. De fleste af dem fokuserer dog på forskellige fotokatalytiske materialer og de reaktioner, de kan anvendes på.

I betragtning af, at MOF-baseret fotokatalyse er vokset hurtigt i løbet af de sidste mange år, er sammenfatningen af ​​de forskellige strategier til at forbedre ydeevnen af ​​MOF-baserede fotokatalytiske materialer uundværlig for den fremtidige udvikling af højeffektive MOF-baserede fotokatalysatorer.

For nylig opsummerede et forskerhold ledet af prof. Zhaohui Li og prof. Ling Wu fra Fuzhou University, Kina, de strategier, der allerede er rapporteret i litteraturen for at forbedre ydeevnen af ​​MOF-baserede fotokatalytiske materialer. I denne gennemgang er fire konstruktionstekniske strategier til at forbedre effektiviteten af ​​MOF-baseret fotokatalyse blevet opsummeret.

Disse strategier omfatter metaldoping, ligandfunktionalisering, fremstilling af ultratynde 2D MOF'er og defektteknik. Disse metoder sigter mod at forbedre lysabsorption, forbedre ladningsadskillelse og -transport og skabe mere katalytisk aktive steder. Personlige meninger om mulighederne, udfordringerne og udviklingstendenserne for MOF-baseret fotokatalyse blev behandlet.

Denne gennemgang har til formål at give vejledning til den rationelle udvikling af avancerede MOF-baserede fotokatalysatorer ved at belyse det iboende forhold mellem deres strukturelle egenskaber og katalytiske aktivitet. Anmeldelsen blev offentliggjort i Chinese Journal of Catalysis .

Flere oplysninger: Cheng Liu et al., Strategier til at konstruere metalorganiske rammer til effektiv fotokatalyse, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64556-5

Leveret af Chinese Academy of Sciences