由于MOFs的多孔性, 底物往往能进入到框架空腔中(除非孔洞太小而底物太大), 这样作为半导体的金属簇离底物的距离就更近, 光生电子和光生空穴无需扩散到外表面即可发生反应。而且在MOFs中, 金属离子/簇结点的密度很大, 却又被有机连接体相互分离开来, 不容易发生荧光猝灭。迟滞发光实验观察到, MOFs的电荷分离效率较高, 不易产生电子-空穴再复合的问题。另外, 有机连接体往往具有较强的吸光能力(大的π-共轭体系), 而且可以通过后修饰连接更好的吸光基团。

二、  光活性有机连接体

      诸如钌联吡啶、铱联吡啶和蒽等物质, 在吸收合适波长的光的能量后, 电子跃迁到激发态, 而激发态本身则相当于一个高活性的催化剂, 可以与合适的底物作用。这类物质对可见光的吸收很强, 激发态寿命长。在MOFs异相催化体系中, 发光基团之间的聚集被有效阻止, 生成的激发单线态可以在MOFs的相邻位点进行能量转移, 因此MOFs提供了一种有利于光催化的能量转移和激子迁徙的途径。

三 、 光氧化还原物种孔洞包覆

      此类体系材料较多, 尤其是纳米颗粒(NPs), 使用的MOFs既有典型的MIL和UiO等系列, 也有研究者自己设计的一些相对复杂的配体(如氧化哌嗪)和金属盐组装形成的MOFs。所负载的光氧化还原物种类型十分丰富, 包括金属纳米粒子、金属催化剂、多金属含氧酸盐(Polyoxometalates，POMs)、二氧化钛纳米颗粒和氮化碳纳米片等。催化的反应也多种多样: (1) 金属纳米颗粒@MOFs或金属催化剂@MOFs; (2) 多金属含氧酸盐@MOFs; (3) MOFs@纳米复合材料。

      对比三种类型的MOF光催化剂, 以金属簇为半导体的MOFs具有合成简单、不需要外加修饰配体或包覆其他物种的好处, 但其电荷分离效率也往往不及后两者; 在配体上修饰了光活性物种的MOFs, 兼具了光催化与荧光发射的性质, 而且根据修饰的配体不同其应用范围也相当广泛, 只不过在成本和合成难度上仍需进一步努力; 第三种氧化还原物种孔洞包覆型MOFs, 它能获得NPs或POMs的优秀性质, 进一步提升了电荷分离的效率, 而且研究范围广阔, 并能够与当下热门的碳材料进行复合, 从而得到性质更为优秀、独特的新型催化材料。

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