Stratégies pour concevoir des structures métallo-organiques pour une photocatalyse efficace

La pénurie énergétique mondiale toujours croissante et la détérioration de l’environnement nécessitent de toute urgence le remplacement des énergies fossiles conventionnelles par des énergies vertes et durables.

En tant que source d’énergie renouvelable, l’énergie solaire est propre et abondante et peut constituer une option satisfaisante. La photocatalyse est une technologie très prometteuse qui transforme efficacement l’énergie solaire en énergie chimique. Cette technologie a de nombreuses applications, telles que la séparation de l’eau, le CO₂ réduction, synthèse organique et dégradation des polluants.

Bien que les semi-conducteurs inorganiques soient les photocatalyseurs initiaux et les plus largement étudiés, les structures métallo-organiques (MOF), une classe de matériaux cristallins poreux construits à partir d’ions/amas métalliques interconnectés avec des ligands organiques multi-dentés, émergent récemment comme un nouveau type de photocatalyseurs prometteurs. photocatalyseurs.

La composition et la structure facilement régulées des MOF en raison de leur grande inclusivité structurelle permettent aux MOF d’être un système modèle idéal pour explorer la relation composition-structure-activité dans un système photocatalytique basé sur MOF, ce qui peut fournir des conseils pour la conception et le développement rationnels de photocatalyseurs. au niveau atomique.

Un certain nombre d’excellentes revues sur la photocatalyse basée sur les MOF ont déjà été publiées au cours de la dernière décennie. Cependant, la plupart d’entre eux se concentrent sur différents matériaux photocatalytiques et sur les réactions auxquelles ils peuvent être appliqués.

Étant donné que la photocatalyse à base de MOF a connu un essor rapide au cours des dernières années, le résumé des différentes stratégies visant à améliorer les performances des matériaux photocatalytiques à base de MOF est indispensable pour le développement futur de photocatalyseurs à base de MOF hautement efficaces.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Zhaohui Li et le professeur Ling Wu de l’Université de Fuzhou, en Chine, a résumé les stratégies déjà rapportées dans la littérature pour améliorer les performances des matériaux photocatalytiques à base de MOF. Dans cette revue, quatre stratégies d’ingénierie structurelle visant à améliorer l’efficacité de la photocatalyse basée sur MOF ont été résumées.

Ces stratégies incluent le dopage métallique, la fonctionnalisation de ligands, la fabrication de MOF 2D ultrafins et l’ingénierie des défauts. Ces méthodes visent à améliorer l’absorption de la lumière, à améliorer la séparation et le transport des charges et à créer davantage de sites actifs catalytiques. Les opinions personnelles sur les opportunités, les défis et les tendances en développement de la photocatalyse basée sur les MOF ont été abordées.

Cette revue vise à fournir des conseils pour le développement rationnel de photocatalyseurs avancés à base de MOF en élucidant la relation inhérente entre leurs propriétés structurelles et leur activité catalytique. La revue a été publiée dans Journal chinois de catalyse.