摘要：金属有机框架（MOFs）作为材料科学领域的明星，具有一系列独特的物理化学性质，如高比表面积、高孔隙率、高结晶度等。近年来，氨基（-NH2）作为功能部分被引入到MOFs结构的有机连接体上，这种改性赋予MOF的性质和功能，扩展了其潜在的应用，特别是在光催化领域引起

金属有机框架（MOFs）作为材料科学领域的明星，具有一系列独特的物理化学性质，如高比表面积、高孔隙率、高结晶度等。近年来，氨基（-NH2）作为功能部分被引入到MOFs结构的有机连接体上，这种改性赋予MOF的性质和功能，扩展了其潜在的应用，特别是在光催化领域引起了人们的广泛关注。本期小丰整理了3篇氨基功能的MOFs在光催化CO2以及分解水等领域的研究进展，一起看下吧~

Advanced Energy Materials ：NH2-UiO-66基MOFs改性用于气相CO2光催化还原

光催化还原CO₂为甲烷（CH₄）能够实现碳循环利用，但面临CO₂吸附能力弱、C=O键活化能高及光生载流子复合快等挑战。金属有机框架（MOFs）因其高比表面积、可调控孔结构和优异光吸收特性，尤其是氨基功能化的NH₂-UiO-66，在CO₂捕获与光催化转化中展现出潜力。

2025年3月2日，期刊Advanced Energy Materials报道研究人员通过缺陷工程调控NH₂-UiO-66的孔道结构，结合TiO₂半导体与金纳米颗粒构建三元复合材料，显著提升CO₂吸附能力与光催化活性，为高效气体相CO₂还原提供了新策略。

在该项工作中，研究人员以甲酸（FA）为调控剂，合成了一系列缺陷型NH2-UiO-66 MOF材料。然后，通过改变缺陷MOF的含量，制备了一系列的MOF/TiO2二元催化剂，并在此基础上进一步沉积了金纳米粒子，得到了MOF/TiO2/Au三元复合催化剂。在水蒸气作为唯一还原剂的条件下，对这些复合材料进行了气相CO2光还原的评估。

结果表明，在相同条件下，与TiO2/Au二元参比相比，所有的混合三组分MOF基材料都呈现出更高的生产速率以及对CH4的更高选择性。MOF-FA1-W/TiO₂/Au的CH₄产率达17.2 μmol·h⁻¹·g⁻¹，较TiO₂/Au大幅提升，且选择性达79%。这种复合型三元光催化剂不仅提高了CO2的吸附，而且促进了CH4的生成。

研究人员认为，增加的活性是复合光催化剂的三种组分中的每一种的有益和优化贡献的结果：存在缺陷的NH2-UiO-66 与氨基基团协同增强CO₂吸附与质子传输；MOF/TiO2/Au界面允许有益的电荷载流子动力学和转移，增强了可见光光子吸收；良好分散的Au NPs作为电子陷阱抑制复合，促进CO₂还原为CH₄（而非H₂或CO）。本工作为设计新型高效的气相CO2光催化还原材料开辟了前景。

文献名称：Modulation of NH2‐UiO‐66 Based MOFs for Gas Phase CO2 Photocatalytic Reduction

Advanced Materials: MOFs的双重改性用于高效压电-光催化制氢

当前光催化制氢技术在应用过程中面临着一个关键的瓶颈——现有的大多数催化剂性能不佳，难以达到实际应用所提出的各项要求。近年来，金属-有机框架（MOFs）材料的高比表面积和可修饰的结构使其在光催化领域极具吸引力，有望成为新型的光催化制氢材料。2025年4月1日，期刊Advanced Materials报道研究人员展示了一种通过配体功能化和金属配位的双重改性策略来增强MOFs的压电-光催化性能。

在该项工作中，研究人员通过配体功能化策略将-NH2基团修饰到MIL-125上得到NH2-MIL-125，然后通过Cu离子配位成功制备出Cu-NH2-MIL-125。这种双调节策略显著增加了MOFs的极性，具体表现为d33值显著增加（从1.69到26.21 pm/V），偶极矩显著增大（从6.60到25.99 D），因而可以产生更强的压电效应。值得注意的是，这是通过双调节策略提高MOFs的压电性的首次示例。

结果表明，在超声和光的协同作用下，Cu-NH2-MIL-125的压电-光催化产氢率高达≈2884.2 µmol·g−1·h−1，分别是NH2-MIL-125和MIL-125的2.76和9.92倍。研究人员认为性能的提升源于NH2-MIL-125与铜离子之间的协同效应导致扩大的光吸收范围及增强的压电场。更大的可见光吸收范围促使更多的光生载流子参与反应，而建立的压电场则驱动载流子有效分离，最终实现高效的析氢活性。

本研究为开发基于MOFs的高性能催化剂提供了一种新的思路，在利用内置极性作为驱动力来解决MOFs中严重的载流子重组问题的展现出巨大潜力。

文献名称：Dual Modification of Metal–Organic Frameworks for Exceptional High Piezo‐Photocatalytic Hydrogen Production

Angew：MOF/COF异质结实现高效光催化全水分解

近年来MOF/COF异质结已经在包括光催化产氢在内的多种催化反应中展示出了优良的活性，但是异质结的内建电场强度与电荷分离效率缺乏有效调控手段，导致光生载流子复合率高，限制了全水分解性能。

2025年2月20日，期刊Angew介绍了一种通过调控MOFs晶体面来优化MOF/COF异质结内建电场的策略，实现了高效的光催化全水分解。

在该项工作中，研究人员成功制备了一种共价连接的DE-NM/TpBpy-COF S-scheme异质结光催化剂。通过MOF晶面工程，在DE-NM/TpBpy-COF界面处构建了强内建电场，促进了电荷的快速分离。研究发现，NH2-MIL-125(Ti)的晶体面暴露对其与TpBpy-COF形成的异质结的光催化性能有显著影响。

具有(001)和(111)晶面的NH2-MIL-125(Ti)与TpBpy-COF形成的异质结表现出最佳的全水分解性能，在可见光下氢气和氧气的产率分别达到331.6 μmolg⁻¹h⁻¹和165.7 μmolg⁻¹h⁻¹，优于目前报道的COFs或COFs基光催化剂。

此外，该复合材料在循环测试中保持了稳定的H2和O2产率比（接近2:1），显示出良好的稳定性。各种表征也充分证实了形成的不同晶面对S型MOF/COF异质结界面内建电场的巨大影响，并进一步证明了NH2-MIL-125（Ti）在水氧化反应中的活性晶面。

该工作提出了在既定的MOF/COF异质结构中通过进一步调控内建电场的设计策略，实现了高效的光催化分解水性能，为开发高效的人工光合成催化剂提供可借鉴的新思路。

文献名称：Crystal-Facet-Controlled Internal Electric Field in MOF/COF Heterojunction Towards Efficient Photocatalytic Overall Water Splitting

XFF64 NH2-MIL-53(Fe)

状态：棕黑色粉末

颗粒尺寸：600-800 nm

比表面积：~160 m2/g

XFF32-2 UIO-66-NH2

外观:棕黄色粉体

组成：Zr4+，C8H7NO4-

平均粒径：400-600nm

孔径：~1.68nm

比表面积：~1147m²/g

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来源：谈理说科学