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第一作者和单位：钟百灵，苏州科技大学材料科学与工程学院；
通讯作者和单位：曲家福，苏州科技大学材料科学与工程学院；李长明，苏州科技大学材料科学与工程学院；
原文链接：https://doi.org/10.1016/S1872-2067(24)60177-4
关键词：金属有机框架; 金属物种; CO2加氢; 多相催化; 限域效应
金属有机框架(MOFs)作为超小金属物种的有效载体, 可合成性能优越、稳定性强、选择性优异的纳米催化材料。此外, MOFs与其限域的金属物种之间的协同作用可以显著提升CO2加氢反应活性。本综述重点探讨了MOFs限域金属的最新合成进展及其在光催化、热催化和光热催化等多种方法中催化CO2转化的应用；重点阐述了光催化、热催化以及光热催化CO2加氢反应的基本原理及影响因素, 并对该领域的未来研究方向进行展望。本文系统地介绍了MOFs限域金属物种在CO2加氢反应中的研究进展。首先，探讨了MOFs及其限域金属的合成方法，其中MOFs的合成主要包括传统技术、微波辅助合成、电化学合成以及一锅法等，而MOFs限域金属的合成方法则包括一锅
法、“船在瓶中”和“瓶围船”方法以及自牺牲方法。随后详细阐述了MOFs限域金属在光催化、热催化和光热催化CO2加氢 反应中的基本原理和影响因素，并重点介绍了提高反应效率的策略。例如，通过元素掺杂、电子结构调控以及界面效应和尺寸效应等方式，可以有效提升光催化CO2加氢的活性。而在热催化中，调节金属中心、优化MOFs孔道结构、调整金属物种的组成和尺寸以及优化反应条件等方法可以显著提高催化活性。光热催化方面, 则可以通过调节反应光源、优化催化剂
结构以及掺杂和复合其他材料来增强光热转换效率, 从而提升反应活性。MOF内金属物种的可控合成利用了其高度适应性的结构和组成，提供了对受限金属种的位置、组成和尺寸的精确控制。这种新颖的方法旨在制定提高金属在MOF内均匀分布的策略。典型的合成方法包括一锅合成法、“瓶中船”和“瓶绕船”方法、自牺牲法和MOF的后续程序。此外，MOF的规则金属位点排列使它们能够作为牺牲模板，在保持MOF原有结构的同时，促进金属位点向受限金属物种的原位转化。MOFs限域金属催化剂在二氧化碳转化领域应用广泛，其独特的精细调控金属位置的能力，在多种催化过程中提供了巨大优势。金属在MOF中的位置和分布会影响CO2加氢反应的路径及产物分布，通过精确引入和调节这些金属物种，可以定制催化过程，从而提高特定产物的产量和纯度。作为电子受体或供体，这些金属促进了光生电子和空穴的迁移与分离，进一步提高催化效率。此外，金属种类在MOF中的分布和特性创造了丰富的活性位点，可以有效吸附并激活CO2和H2，促进它们的相互作用及后续反应。优化金属的种类、数量和空间排列，有助于进一步提高MOF在CO2加氢反应中的催化活性和选择性。因此，金属在MOF中的多功能作用对提升其催化性能至关重要。本文详细阐述了MOFs限域金属在CO2加氢应用中的研究进展, 包括其独特的催化性能、结构优势以及作用机制, 旨在为实现CO2高效转化提供有效的理论基础和指导方向，促进碳资源的循环利用与可持续发展。最后，指出了该领域存在的挑战及未来展望：(1) MOFs结构复杂, 如何精准控制金属物种在MOFs中的分布至关重要；(2) MOFs及其限域金属催化剂的规模化和重复性在工业应用中面临重大挑战；(3) MOFs结构不稳定且反应中存在金属流失问题；(4) 研究MOFs与非贵金属催化剂之间的协同作用在CO2加氢中具有较大潜力。曲家福副教授，苏州科技大学材料科学与工程学院，研究生导师，江苏省“双创博士”。2020年博士毕业于苏州大学材料与化学化工学部路建美教授课题组，2018-2019年在新加坡国立大学颜宁教授课题组进行联合培养。研究兴趣为纳米复合功能材料的设计制备及其在能源、环境领域的应用，主要包括光热协同催化CO2氢化，光/热催化在废气（CO、VOCs）、废水方面的研究，光催化生物质转化。主持江苏省青年基金、中国博士后科学基金面上项目、江苏省高校面上、国家重点实验室开放课题等项目共5项，发表高质量SCI论文50余篇，其中以第一/通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Appl. Catal. B-Environ.、Chem. Eng. J.、J. Catal.、Small Methods、Carbon、Nanoscale等期刊发表20篇，总被引600余次，申请国家发明专利12项（授权5项），Nanoscale期刊新锐科学家，担任Materials Reports: Energy期刊客座编辑。李长明教授，欧洲科学院院士、俄罗斯工程院外籍院士、美国医学与生物工程院院士，现苏州科技大学材料科学与工程学院院长。主要研究兴趣包括功能材料（能源、生物）、清洁能源（锂电池，燃料电池，氢能源，超级电容器，太阳能电池等）、生物传感与芯片。已发表700多篇 SCI 顶尖论文，美国和中国等专利280多项，国际/国内学术大会主题或邀请报告200多次，SCI总引用37,000多次，H因子92。2014年来连续荣获汤森路透全球材料科学精英，科睿唯安全球交叉学科和爱思唯尔全球材料高被引科学家。科学温故QQ群—科研爱好者集中地！（不定期发布讲座通知，分享录制视频）微信群（学术交流/电催化/光催化/理论计算/资源共享/文献互助群；C1化学/生物质/单原子/多孔材料分舵），小编微信：hao-xinghua或alicezhaovip，备注“姓名-单位”。
