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第一作者：P. M. Stanley

通訊作者：J. Warnan

通訊單位：慕尼黑工業(yè)大學(xué)

論文速覽：

隨著溫室氣體的負面影響日益明顯，從CO₂合成燃料的潛力也變得清晰。太陽能燃料生產(chǎn)是光催化的一個子類別，它將可再生的太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)鍵的形式并儲存起來。

本文通過文獻調(diào)查和數(shù)據(jù)宏觀分析，展示了該領(lǐng)域的發(fā)展，重點介紹了合成設(shè)計方法，并強調(diào)了取得的里程碑，同時批判性地評估了陷阱和機遇。

確定了五種基于MOF的材料分類，并通過關(guān)鍵的光催化性能指標和度量標準進行討論。分析表明，MOF是實現(xiàn)高選擇性CO₂光催化的一個有利平臺。在這一領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)了非標準化的測試和報告，識別出產(chǎn)品演變速率的不可比較性、未經(jīng)驗證的碳和電子源以及不完整的報告清單是實現(xiàn)跨實驗室基準測試和突破的主要障礙。

本文還提供了平衡的討論和最佳實踐建議，以指導(dǎo)研究人員研究基于MOF的材料用于光催化CO₂還原。

圖文導(dǎo)讀：

圖1 | MOF基光合CO₂還原的發(fā)展和本文內(nèi)容概覽。a, 光驅(qū)動CO₂還原的MOF原理示意圖。b, 確定的材料合成分類的示意圖表示。c, 根據(jù)詳盡的文獻分析提供的狀態(tài)和最佳實踐討論與建議的概覽。

圖2 | 合成研究策略和分類。a, 每年每類別的出版物數(shù)量。b, 節(jié)點催化：CO2在MOF的（混合或單一）金屬節(jié)點上配位和還原。c, 分子催化：離散的配位復(fù)合物（分子電催化劑）集成到MOF結(jié)構(gòu)中。d, 納米粒子催化：金屬或半導(dǎo)體納米粒子與MOF結(jié)構(gòu)界面，CO₂在（孤立的）納米粒子位點上配位和還原。e, 混合材料：兩種材料類別在微米尺度上界面形成復(fù)合材料。f, 維度控制：關(guān)注控制和/或封裝催化劑的維度和性質(zhì)，例如2D MOLs（層）和離散的MOPs。

圖3 | MOF CO₂光還原文獻報告性能的定量分析。a, 每個類別報告的主要CO2還原產(chǎn)品的分布。b, 報告的主要產(chǎn)品選擇性（以%表示）和操作時間（小時，如果適用，將多周期測試的反應(yīng)時間相加）的箱形圖。c, 報告的主要（選擇性最高的）產(chǎn)品演變速率的箱形圖。d, 分子催化的產(chǎn)品演變速率與TON的關(guān)系。e, AQYs的分布，按數(shù)值分類（例如，71% = 未提供AQY的報告百分比，13% = 提供0-1% AQY的報告百分比）。

圖4 | 文獻應(yīng)用的輻照條件、光催化介質(zhì)和領(lǐng)域的概述。a, 應(yīng)用的輻照條件。b, 主要產(chǎn)品速率與相應(yīng)輻照強度的關(guān)系。c, 所有類別的輻照強度分布。d, 反應(yīng)條件、最佳實踐和研究結(jié)果的識別及其各自的發(fā)生頻率。

圖5 | 概述了本文討論的主要成就和仍然存在的挑戰(zhàn)。主要成就（綠色）和陷阱（紅色）是從MOF CO₂光還原的文獻調(diào)查中提煉出來的。

總結(jié)展望：

本研究的亮點在于確定了五種基于MOF的材料，并通過關(guān)鍵的光催化性能指標和度量標準進行討論，揭示了MOF作為實現(xiàn)高選擇性CO₂光催化的有利平臺。

研究還發(fā)現(xiàn)非標準化的測試和報告是實現(xiàn)跨實驗室基準測試和突破的主要障礙。通過提供平衡的討論和最佳實踐建議，本文為研究人員提供了寶貴的指導(dǎo)，以推動基于MOF的材料在光催化CO₂還原領(lǐng)域的研究進展。

此外，本文的數(shù)據(jù)表明，盡管取得了一定的進展，但MOF光催化劑的產(chǎn)品演變速率仍然較低，只有8篇報告達到了100 mmol g?1 h?1以上的速率，這意味著為了實現(xiàn)可行的太陽能燃料系統(tǒng)，效率需要顯著提高。

文獻信息：

標題：Perspective Analysis of metal–organic framework-based photosynthetic CO₂ reduction

期刊：Nature Synthesis

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