基于共价有机框架的单位点光(电)催化材料的研究进展

共价有机框架材料(COFs)是由有机单元通过共价键连接而成的晶态多孔有机聚合物.因其具有长程有序、高表面积和结构可预先设计等特点,为解决日益严重的环境和能源问题提供了新兴的材料平台,在光(电)催化领域得到广泛关注.负载型单位点催化剂具有最大的金属原子利用率和明确的活性中心,对提高原子利用效率、揭示催化反应机制和提升催化性能等具有重要意义,成为近年的科研前沿.基于单位点催化和COFs材料的独特优势,利用COFs材料作为支撑材料锚定高度分散的单位点,如单个金属离子、单原子、单个活性位点或金属团簇等,设计和制备基于COFs的单位点光(电)催化材料成为当前催化科学领域的研究热点之一.近年来,国内外研究...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in催化学报 Vol. 50; no. 7; pp. 45 - 82
Main Authors 牛青, 米林华, 陈玮, 李秋军, 钟升红, 于岩, 李留义
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 福州大学材料科学与工程学院,生态材料先进技术重点实验室,福建福州 350108 2023
Subjects
单位点催化
Electrocatalysis
Photocatalysis
光催化
Covalent organic framework
共价有机框架材料
Single-site catalysis
电催化
Online AccessGet full text
ISSN0253-9837
DOI10.1016/S1872-2067(23)64457-2

Cover

More Information
Summary:共价有机框架材料(COFs)是由有机单元通过共价键连接而成的晶态多孔有机聚合物.因其具有长程有序、高表面积和结构可预先设计等特点,为解决日益严重的环境和能源问题提供了新兴的材料平台,在光(电)催化领域得到广泛关注.负载型单位点催化剂具有最大的金属原子利用率和明确的活性中心,对提高原子利用效率、揭示催化反应机制和提升催化性能等具有重要意义,成为近年的科研前沿.基于单位点催化和COFs材料的独特优势,利用COFs材料作为支撑材料锚定高度分散的单位点,如单个金属离子、单原子、单个活性位点或金属团簇等,设计和制备基于COFs的单位点光(电)催化材料成为当前催化科学领域的研究热点之一.近年来,国内外研究人员在设计合成COFs基单位点光(电)催化材料方面取得诸多重要进展. 本文综述了COFs基单位点光(电)催化材料的结构特点、设计原则、催化机理及其在光-电催化领域的应用.总结了COFs基单位点材料在光(电)催化应用方面的基本依据和适用光(电)催化的COFs材料的一般合成方法,讨论了 COFs基单位点光(电)催化材料的设计原则及优缺点.概述了COFs基单位点光(电)催化材料在光催化分解水、光催化制备H2O2、光催化CO2还原、光催化N2还原、光催化降解污染物、光催化有机转化及电催化分解水、电催化CO2还原、电催化产氧、氧还原和N2还原等领域的最新研究进展,并着重介绍了催化机理.此外,介绍了COFs基单位点光(电)催化材料常用的先进原位表征技术,如原位红外和原位X射线光电子能谱,并对其他先进的原位技术如原位X射线吸收光谱和原位电子顺磁共振光谱等在COFs基单位点催化中的应用进行了展望.总结了理论计算在揭示COFs基单位点光(电)催化材料催化活性来源中的重要作用,并提出用于光催化和电催化的修饰策略.同时指出COFs基单位点材料在光(电)催化领域所面临的挑战和未来的发展机遇.综上,期望本文为COFs基单位点材料在光(电)催化领域的应用提供一些借鉴.
ISSN:0253-9837
DOI:10.1016/S1872-2067(23)64457-2