电子-空穴对的愈合严重降低了光催化剂的效率，此问题可以通过金属有机框架（MOFs）来解决，方法是通过合理设计其原子级结构来优化电荷转移动力学。近日，中科院福建物构所Rong Cao等报道了一种集光捕获器，活性催化位点和高表面积为一体的吡唑基卟啉镍-MOF（PCN-601），并通过实验证实了该材料是一种出色且耐用的光催化剂，可用于高效催化室温下可见光驱动的通过H₂O蒸气的CO₂还原。

本文要点：

1）动力学研究表明，吡唑基团和Ni-oxo团簇坚固的配位层使得PCN-601具有适当的能带排列和超快的配体到节点电子转移。基于此，PCN-601催化CO₂转化为CH₄的速率远远超过了基于羧基卟啉和经典Pt/CdS光催化剂类似MOFs的3倍和20倍以上。

2）该反应避免了空穴清除剂的使用，并且在气相下进行，这充分利用了MOFs高的气体吸收性能。

这项工作表明，MOFs结构中配位层的合理设计不仅可以调和反应性和稳定性之间的矛盾，而且可以极大地促进界面电荷转移以实现最佳动力学，为高效MOFs光催化剂的设计提供了指导。

Zhi-Bin Fang, et al. Boosting Interfacial Charge-Transfer Kinetics for Efficient Overall CO₂ Photoreduction via Rational Design of Coordination Spheres on Metal-Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c05530

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05530