近日，我院兰亚乾教授团队在国际化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了最新研究进展，首次报道了通过合理调控金属-共价有机框架材料（MCOFs）中的相对局域电荷密度实现高效CO2光还原。论文以“Relative Local Electron Density Tuning in Metal-Covalent Organic Frameworks for Boosting CO2 Photoreduction.”为题。张蜜副教授为第一作者，研究生黄沛为共同一作。兰亚乾教授与路猛副研究员为通讯作者，我校为唯一完成单位。该研究得到国家杰出青年基金项目和博士后创新计划的支持。

在光电催化领域，局域电荷密度和载流子分离效率是影响光催化活性的两个重要因素，特别是对于CO2光还原反应。然而，基于精确结构模型对上述两个因素的结构-功能关系进行系统研究的报道很少。兰亚乾教授团队基于三种合理设计的亚乙烯连接的sp2碳共价有机框架(COFs)，通过在分子水平上控制单体的相对缺电子(ED)和富电子(ER)强度，开发了一种局域电荷密度调控光催化活性的新策略。结果显示，制备的具有分子异质结特性的亚乙烯连接的sp2碳共轭金属共价有机框架(MCOFs)(VL-MCOF-1)对光催化CO₂到HCOOH的转化表现出优异的催化活性(283.41 μmol g^-1 h^-1)和97.1%的高选择性，远高于VL-MCOF-2和g-C₃₄N₆-COF，这是由于多电子金属簇合物(Cu₃(PyCA)₃)(PyCA=吡唑-4-甲醛)的强ER作用和氰基吡啶单元作为ED和活性位点的协同作用以及乙烯基连接的光诱导电荷分离效率的提高和光利用能力的提高。这一新发现使我们能够理解和优化局域电荷密度和电荷分离速率对光催化性能的影响，从而为开发各种COFs基光催化剂开辟了一条新的研究途径。

图1. MCOFs中的相对局域电荷密度调控实现高效CO2光还原

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202311999