金屬有機框架材料在光催化產氫領域的研究進展

劉興燕，萬大仙，羅梓綦，蔣瑤，羅爽，潘寶宇，龍濤，唐鐳，陳盛明，汪松

(重慶工商大學 環境與資源學院，催化與環境新材料重慶市重點實驗室，重慶 400067)

氫能是一種清潔的能源，能量密度大、零污染[1]。以TiO2、g-C3N4等半導體為代表的光催化技術廣泛應用于氫能的制備[2]，但這些光催化材料存在禁帶寬度較寬等缺點，因此開發性能優異的光催化劑非常重要。

MOFs是由金屬離子或金屬簇與有機配體自組裝形成的一類無機-有機雜化多孔材料[3-5]。金屬中心表現出半導體量子點功能，有機配體在一定光照下能夠受激發產生光生電子-空穴，因而MOFs廣泛應用于光催化產氫領域[6-7]。本文介紹了MOFs在光催化產氫領域中的研究進展，討論了影響催化性能的因素，同時展望了未來的應用前景。

1 純MOFs光催化劑

在光激發下，純MOFs光催化劑結構組成中的有機配體通常能夠作為光敏劑吸收光能產生電子-空穴對，隨后電子-空穴對有效地進行電荷分離，轉移到中心金屬結點，促進金屬中心發生電子和空穴的氧化還原半反應。因此可以通過調節有機配體、中心金屬和修飾次級單元的空間構型等來提高MOFs光催化產氫的效率。

劉課題組以Cu2I2和4,4′-聯吡啶為原料合成了低成本的銅-碘-聯吡啶框架材料，密度泛函理論計算結果顯示其能帶帶隙約為2.05 eV，與實驗測得值2.00 eV非常接近，表明其具有明顯的半導體特征，該MOFs材料在以三乙醇胺為電子犧牲劑的光催化產氫體系中，產氫速率高達7.09 mmol/(h·g)，其中Cu2I2金屬簇受激發產生光生電子-空穴，并促進光生電子-空穴的分離。……