半导体光催化制氢技术是一种无污染、低成本的技术,是缓解能源危机的主要技术。基于金属有机骨架(MOFs)的材料由于其规则可控的孔结构和高比表面积在该领域得到了广泛的应用。
有鉴于此,澳大利亚斯威本理工大学马天翼教授和辽宁大学的孙晓东等人,综述了基于 MOFs 的材料在通过水分解制氢方面的最新进展。
本文要点
1)首先提出了光催化制氢的机理和存在的问题,然后总结了它们在光催化制氢方面的优势以及基于MOFs的各种光催化制氢催化剂。随后,总结了几种提高其光催化制氢性能的方法。最后,对基于MOFs的光催化水解催化剂的应用前景和面临的挑战进行了展望。
2)近年来,光催化分解水制氢被认为是未来新能源技术发展的新趋势。然而,载流子复合严重、太阳光利用效率低以及活性位点缺失一直以来制约着催化剂的光解水活性,因此开发功能可调的新型光解水催化剂具有重要的意义。MOFs材料是一类由金属或者是金属簇与有机配体桥连而成的具有周期性网络结构的晶态多孔材料。相比于传统的半导体材料,它具有以下几点优势:a)具有超高表面积,有利于底物的富集和扩散,使反应物能够迅速移动到活性位点处;b)结构可调,功能多样,使其能够通过配体修饰和金属交换等手段拓宽光吸收范围,调变能带结构;c)具有长程有序的结构,有利于电荷的转移;d)其晶体本性有利于研究者们对其光催化机理进行研究。
参考文献:
Kailai Zhang et al. Strategies for Optimizing the Photocatalytic Water Splitting Performance of MOFs-Based Materials. Small Science, 2021.
DOI: 10.1002/smsc.202100060
https://doi.org/10.1002/smsc.202100060