卜显和院士领衔!南开大学,MOF/COF异质结光催化产氢 | Advanced Materials

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UIO-66-NH₂是一种金属-有机框架材料:经过功能化修饰的、具有高度稳定性和可设计性的多孔晶体材料。属于 UIO-66 系列材料。UIO 是奥斯陆大学(University of Oslo)缩写,该系列材料最早由该校的研究人员开发。核心结构由锆氧簇和对苯二甲酸连接而成,形成坚固的三维网状结构,以极高的化学和热稳定性而闻名)

电子转移效率是提高光催化产率的关键问题。

近日,南开大学Hanxi Li,张冀杰Jijie Zhang, 卜显和院士Xian-He Bu团队在Advanced Materials上发文,提出了一种光催化策略,以锚定单原子,并构建短距离电子传输路径。

通过在UIO-66-NH₂中引入含氮单齿配体,铂Pt单原子得以同时由氮原子和空位Zr-oxo簇协同锚定。再将含PtUIOTpPa-1进行缩合反应,从而在TpPaUIO的异质界面处,构建了一条从TpPaPt的分子级电子转移通路。通过合理调节单齿配体中官能团(-H-Cl-OCH₃)位置,可精确调控在电子通路中的参与程度。当这些基团位于氨基的邻位时,可作为电子中继站,从而促进电子传递。其中,Cl基团表现出比OCH₃更显著的效果,UPT-o-Cl实现了最高的H₂产率,达14.21 mmol·g⁻¹·h⁻¹

机理计算表明,位于通路中的官能团,可以调控所构建通道的微环境,导致Pt位点具有更高的电子密度和增强的氢中间体吸附能力。这种精确调控活性位点邻近微环境的策略,为提升载流子迁移与利用效率提供了新见解。

Construction and Microenvironment Regulation of Short Charge Transfer Tunnel at MOF/COF Heterointerfaces for Visible-Light-Driven Hydrogen Evolution

MOF/COF异质界面短电荷转移隧道的构建与微环境调控,用于可见光驱动析氢


1 合成步骤示意图。


图2 漫反射红外傅里叶变换光谱图。



图3 氢气产率图。



图4 电化学阻抗谱、光电流谱以及稳态荧光光谱图。



图5 差分电荷密度分布界面图。

UIO-66-NH₂MOF)和TpPa-1COF)为载体,通过在其界面引入含氮单齿配体(如邻氯苯胺、对甲氧基苯胺等),在Zr-oxo簇和氮原子协同作用下锚定Pt单原子。随后,通过表面氨基与醛基的缩合反应,构建MOF/COF异质结,形成共价连接的电子转移通道。


文章信息

期刊:Advanced Materials

题目:Construction and Microenvironment Regulation of Short Charge Transfer Tunnel at MOF/COF Heterointerfaces for Visible-Light-Driven Hydrogen Evolution

作者:Hanxi Li, Zhi-Gang Li, Xinghao Zhang, Huiye Jiao, Haichao Wang, Zhenhai Fan, Yutong Wang, Yang Li, Jijie Zhang, Xian-He Bu

接受日期: 10 February 2026

原文链接 https://doi.org/10.1002/adma.202522294