传统化石燃料的燃烧会产生大量的二氧化碳（CO₂）等温室气体，从而加剧全球变暖。而在众多CO₂转化技术中，光催化CO₂还原反应（CO₂ reduction reaction，CO₂RR）可以将大气中的CO₂转化为高价值化学品，有效保护环境，净化空气，是一种新型的、环境友好的技术。但该反应往往受到CO₂在液相中不良传质和催化反应体系中催化位点不足的限制，从而极大地降低了反应效率。在这种背景下，开发和利用新型的纳米材料来提高光催化CO₂RR具有重大的研究意义。

对不同金属有机框架（metal-organic framework，MOF）材料的微观结构进行合理设计，能够在初始MOF材料上生长另一种MOF，以获得独特的MOF-on-MOF异质结构。同时，MOF-on-MOF材料由于多金属、可调的孔道以及丰富的碳元素等特点，被广泛地用来制备多功能纳米材料。另一方面，通过简单的化学或者物理处理，可以形成MOF衍生中空金属氧化物纳米材料，暴露出高活性的异质界面，具有较高的CO₂选择性和光响应能力，从而实现较好的光催化CO₂RR。因此，通过合理设计MOF-on-MOF材料并制备其衍生高催化活性和高稳定性的非贵金属CO₂RR电催化剂具有广阔的前景。

近日，我院钱金杰课题组通过在初始In基InOF-1纳米棒上二次生长Co基ZIF-67颗粒获得了独特的ZIF-67-on-InOF-1异质结构，在弱酸刻蚀并在空气中低温氧化，实现了中空双金属氧化物纳米材料H-Co₃O₄/In₂O₃的制备，这些丰富的活性Co物种强烈锚定在In₂O₃基底上，最终展现出4828 ± 570 µmol h^-1 g^-1的高CO产率和高稳定活性，证明了较好的光催化CO₂RR性能。这项研究表明，合理设计MOF-on-MOF异质结构可以完全利用不同组分之间的协同效应，这一合成策略可以扩展到其它MOF衍生纳米材料，作为实用能量转换和存储的有前途的催化剂。

上述这一研究结果以“MOF-on-MOF-Derived Hollow Co₃O₄/In₂O₃ Nanostructure for Efficient Photocatalytic CO₂ Reduction”为题发表在《Advanced Science》，温州大学作为第一通讯单位，化学与材料工程学院2020级硕士研究生韩承为第一作者，温州大学化材学院钱金杰副教授、宁波大学黎挺挺副教授以及昭通学院李启彭教授为共同通讯作者，该工作受到云南省地方本科高校基础研究联合专项资金项目（202101BA070001-042）、国家自然科学基金（21601137）、云南省中青年学术技术带头人储备人才项目（202105AC160060）、浙江省温州市基础科学技术研究项目（H20220001）的资助。

参考文献：

Cheng Han, Xiaodeng Zhang, Shengsheng Huang, Yue Hu, Zhi Yang, Ting-Ting Li, Qipeng Li, Jinjie Qian. MOF-on-MOF-Derived Hollow Co₃O₄/In₂O₃ Nanostructure for Efficient Photocatalytic CO₂ Reduction. Adv. Sci., 2023.

DOI: 10.1002/advs.202300797

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