磺酸功能化MIL-101(Fe)

空穴利用与质子供给协同

通过配体工程将氧化位点引入MOF，同时强化空穴提取与界面水活化，从而显著提升光催化固氮中的质子供给效率。

Yuman, Jiang · Zhang, Fengying · 李永 · Zheng, Kaibo · 徐宏 · 郭恒 · Pullèrits, Tõnu T. · 周莹

ACS Nano 2026

具体参数

NH3选择性

98.8 %

电子注入金属中心时间常数

986 ps

电子被缺陷态捕获时间常数

9 ps

技术优势

选择性超98%

磺酸功能化后NH3选择性达到98.8%，显著高于原始MIL-101(Fe)，意味着副反应被有效抑制。

空穴不再拖后腿

空穴被保留在有机配体上驱动水氧化，避免了与电子的快速复合，转移速率与电子匹配。

界面水被激活

-SO3H基团将界面水配位重构为不对称构型，促进水离解和质子生成，直接提升质子供给。

应用场景

• 光催化固氮：提高选择性至98.8%，减少副反应，使光催化固氮更接近实际应用。
• 人工光合作用：通过配体氧化与界面水调控，为人工光合作用提供高效质子耦合电子转移模型。
• 绿氨合成：以水为质子源、光为驱动力，在温和条件下高选择性合成氨，替代高能耗Haber-Bosch法。
• MOF光催化剂：展示配体功能化策略，为设计具有空间分离氧化还原位点的MOF光催化剂提供范例。