综述：金属有机框架在光催化CO2还原中的应用进展与展望

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Metal–Organic Frameworks for Photocatalytic CO2 Reduction: Progress and Prospects

本综述系统阐述了金属有机框架（MOFs）作为人工光合系统（APS）在光催化CO2还原反应（CO2RR）中的前沿进展。重点剖析了通过精准调控金属节点、有机连接体及孔道微环境以增强光吸收、电荷分离效率及C2+产物选择性的核心策略，为开发高效碳负性能源技术提供了明确的研究路径。

　　

金属有机框架的光催化性能调控策略

MOFs的晶体多孔结构使其能够实现能带结构工程、空间有序活性位点、分级CO₂吸附和优化电荷传输的分子级整合，在选择性、效率和稳定性方面超越传统半导体催化剂。其结构可调性为光催化CO₂RR提供了独特优势。

光子捕获与吸收增强

通过有机连接体的功能化修饰（如引入共轭基团或发色团），可显著拓宽MOFs的光吸收范围至可见光区。例如，引入卟啉或芘类连接体能够增强光敏化效应，提升太阳光利用率。金属节点的选择（如Ti、Zr、Fe簇）同样影响光生电子-空穴对的产生效率。

电荷分离与传输动力学

构建导电MOFs或与导电材料（如石墨烯、碳纳米管）复合是促进电荷分离的关键路径。有序的孔道结构可作为电子传输的高速通道，减少载流子复合。此外，在MOFs骨架中构建给体-受体异质结或引入中间能级，能够有效调控激子解离过程。

C-C耦合与C2+产物选择性

为实现高附加值多碳燃料（如乙烯、乙醇）的生成，需精准设计双核或多核金属位点（如Cu₂、Ni₂簇）以降低C-C耦合能垒。孔道限域效应可富集反应中间体，促进其定向偶联。通过调控金属-连接体协同作用（如氨基修饰的连接体增强CO₂吸附与活化），可进一步优化反应路径。

结构-性能关系与未来展望

MOFs的核心优势在于能够桥接原子级可调性与宏观催化效能。未来研究需聚焦于开发兼具宽光谱吸收、高电荷迁移率及特定产物选择性的新型MOFs材料，推动光催化CO₂RR从基础研究向规模化碳负性能源系统转化。