模拟天然光化学合成的过程，将CO₂和H₂O转化为高附加值燃料，能够降低大气气氛CO₂含量。目前人们发现将具有两个或者更多催化位点，能够同时进行快速电子转移和电子相互作用的催化剂，是一种能够耦合CO₂还原和H₂O氧化反应的有效方法。

有鉴于此，华南师范大学兰亚乾、Yong Yan等报道构建了MOF∪COF结合形式的催化剂，其中含有杂核金属簇催化位点，将其命名为MCOF-Ti₆Cu₃，这种杂核金属光催化剂具有空间相互分离的分别作为氧化（Ti-O簇）、还原（Cu簇）功能的金属簇位点，因此分别进行CO₂和H₂O催化转化。

本文要点：

（1）

MCOF-Ti₆Cu₃催化剂的合成是通过温和的动态共价键自组装方法生成的，这种MCOF-Ti₆Cu₃催化剂通过共价键将簇之间相连，因此能够促进光生电荷分离与电荷转移的效率，并且Ti-O簇和Cu金属簇分别驱动光催化氧化反应、还原反应。MCOF-Ti₆Cu₃催化剂具有优异的CO₂和H₂O催化转化活性，能够以169.8 μmol g^-1 h^-1的速率生成甲酸，在12 h过程中释放O₂的同时生成20.39 μmol HCOOH。

（2）

作者通过实验和理论计算结合，发现光生电荷从Ti向Cu转移，因此Cu作为催化还原位点。通过XPS表征验证MCOF-Ti₆Cu₃具有从Ti簇指向Cu簇内建电场，通过原位XPS表征和DFT计算，发现光照射条件导致电子转移到Cu簇、并且发现在Ti簇上发生氧化反应；通过DRIFT和DFT计算，揭示光催化反应的中间体物种和光化学反应的机理。

这项工作为发展杂核金属簇催化剂提供机会，而且通过设计具有明确结构的光催化剂，为光催化剂的设计提供帮助。总之，这项工作为晶体材料用于整体光催化CO₂和H₂O反应提供帮助。

参考文献

Zhou, J., Li, J., Kan, L. et al. Linking oxidative and reductive clusters to prepare crystalline porous catalysts for photocatalytic CO₂ reduction with H₂O. Nat Commun 13, 4681 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-32449-z

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32449-z