ChemSusChem:二维金属-有机框架纳米片的合成策略与其在光、电催化领域的应用

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贵州师范大学庄金亮教授课题组与厦门大学徐海超教授课题组合作在ChemSusChem期刊发文,围绕近年来二维金属-有机框架纳米片(2D MONs)的制备及其在光、电催化中的应用进行了总结和探讨。该文介绍了二维金属-有机框架纳米片的合成策略,综合分析了各种合成方法的优势和缺点;重点讨论了二维金属-有机框架纳米片在光、电催化领域的应用,并对未来该方向的研究前景和面临的挑战做出了展望。

金属-有机框架材料(MOFs)已被广泛应用于各种催化反应中,然而常规三维MOFs催化剂由于活性位点不易达到、扩散路径长、导电性差等缺点,极大限制了其在光、电催化领域的应用。近年来兴起的二维金属-有机框架纳米片(2D MONs)兼具二维材料和多孔材料的特性,具有高密度且易暴露的催化活性位点、较短的扩散路径以及优异的电荷传递性能,已成为光、电催化领域最具应用前景的异相催化材料之一。


贵州师范大学庄金亮课题组及其合作者对近年来2D MONs的研究进展进行了综述和总结。文章首先探讨并归纳了基于“自上而下” 和“自下而上”两种策略合成2D MONs的具体合成方法,讨论了各种合成方法在调控2D MONs尺寸分布、厚度、形貌以及缺陷方面的优势和局限;接着综述了2D MONs作为光催化剂和电极材料,在光、电催化析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)、二氧化碳还原反应(CO2RR)和有机小分子转化等领域的研究进展,指出金属离子节点多元金属掺杂、孔道引入贵金属纳米颗粒、骨架嫁接单原子催化剂、光吸收配体与催化位点共同修饰等策略是提高2D MONs催化活性的有效手段。最后,文章对低成本、大规模合成高性能2D MONs以及在光、电催化领域的应用进行了展望,指出2D MONs未来发展方向存在的挑战和机遇,并提出了可行的解决方案。

论文信息:

Two-dimensional Metal-Organic Framework Nanosheets: Synthesis and Applications in Electrocatalysis and Photocatalysis

Yalong Liu, Xiangyue Liu, Li Feng, Lanxing Shao, Sijun Li, Jing Tang, Hu Cheng*, Zhuo Chen, Rui Huang, Haichao Xu*, and Jinliang Zhuang*


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202102603


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