鹽城工學院董鵬玉、奚新國等人聯(lián)合加州大學河濱分校馮萍云課題組報道了一種通過在不同溶劑中水熱處理Ti基MOF（MIL-125（Ti））獲得形貌可控衍生物的方法，得到了一系列包含對苯二甲酸（TPA）配體和不同形貌TiO2的復合光催化劑。
由于MOFs具有較高的光子捕獲效率、較大的比表面積、可調(diào)節(jié)的孔隙率和較長的激子壽命，因此在光催化領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。然而，由于金屬節(jié)點和有機配體之間的配位作用較弱、能隙較寬、原始MOFs的半導體特性較差，導致其可能不太適合直接用于光催化產(chǎn)氫反應(yīng)。因此，當今研究人員最關(guān)心的問題之一是如何利用MOFs的結(jié)構(gòu)特性，通過合理設(shè)計使其成為優(yōu)秀的光催化材料。由于母體MOFs中存在各種金屬節(jié)點和配體，MOF衍生物常包含多種組分，并且比原始MOFs具有更高的物理化學穩(wěn)定性。此外，當兩種組分的能帶水平完全匹配時，MOFs衍生物可以有高效的界面接觸，以幫助光誘導電荷載流子的分離。最近，研究人員采用不同的MOFs作為前驅(qū)體，通過熱處理方法（如煅燒或熱解），得到了許多MOFs衍生物。然而，在水熱條件下對MOF衍生物進行形貌控制并實現(xiàn)光催化應(yīng)用的報道很少。
基于此，本論文提出了一種新的一步水熱處理策略，通過采用不同的溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)（比如，H2O、HF、H2SO4、HCl和HNO3），水熱處理Ti基MOF（MIL-125（Ti）），可以獲得不同形態(tài)的TiO2/TPA復合材料。這種方法與傳統(tǒng)的MOF熱解處理有很大不同。我們研究發(fā)現(xiàn)，在不同溶劑的水熱條件下，MOF衍生物由TPA和TiO2組成，并且TiO2具有不同的形態(tài)，包括納米顆粒、納米片和納米棒，如圖1所示。
圖1 利用不同溶劑通過水熱法制備不同形貌TiO2/TPA復合材料的合成示意圖 我們發(fā)現(xiàn)在制備的各種不同形貌TiO2/TPA復合材料中，在H2O中水熱處理得到的TiO2納米顆粒/TPA復合材料表現(xiàn)出最高的光催化產(chǎn)氫性能，達到6.38 mmol g-1h-1，大約是P25-TiO2的7.5倍；并且其表觀量子效率達到了65%（365 nm）。TiO2/TPA體系光催化活性的提高與許多因素有關(guān)。在這些因素中，紫外光區(qū)域的光吸收能力可能對提高光催化活性起著至關(guān)重要的作用。總的來說，本論文的研究為通過水熱處理從而對MOF衍生復合材料進行形貌控制提供了啟發(fā)，并證明了其在高效、可靠和經(jīng)濟的太陽能水裂解方面的潛在應(yīng)用。 論文信息 Metal-Organic Framework Derived Terephthalate Ligand Decorated TiO2 with Various Morphologies for Efficient Photocatalytic H2 Evolution Pengyu Dong, Kangjie Gao, Kang Li, Haoyu Wang, Xinguo Xi,* and Pingyun Feng* Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202203917
