模仿自然光合作用以捕获气态CO 2 排放并将其转化为高附加值的化学品是一项潜在的尖端技术。有效的光催化系统的设计仍然面临着巨大的挑战，这些系统的特点是：（i）在催化部位捕获CO 2 ，（ii）光子和电子的产生，（iii）电荷分离和（iv）光活性材料的长期稳定性。
在众多光活性材料中， Cu 2 O 通常具有有效的可见光吸收和有利于 CO2 还原的导带位置。但是，其实际应用受到稳定性不足和捕捉气态 CO2 能力低的限制。此外，尽管Cu2O具有合适的能带边缘位置以在可见光照射下实现CO和 CH 4 的产生；而 CH 4 的形成需要八个电子，从动力学的角度来看， CO2 甲烷化比CO的产生更具挑战性。
在这项工作中，Yun HauNG(吴永豪)教授团队描述了一种以水蒸气为电子供体的气态光催化系统，该系统使用生长在铜 上的Cu 2 O @Cu 3 (BTC) 2 的复合物将CO 2 选择性还原为CH 4 。Cu 2 O @Cu 3 (BTC) 2 复合光催化剂结构中原位转化的Cu 3 (BTC) 2 壳层与内衬Cu 2 O 本体显示出良好的亲和力，并且为CO 2 吸附和还原提供了相当大的表面积。有趣的是，时间分辨光致发光（TRPL）测量揭示了光生电子从Cu 2 O 纳米线的导带直接转移到非激发Cu 3 (BTC) 2 的LUMO能级或其两者的界面缺陷处，从而在带隙激发后诱导了长寿命的电荷分离状态。与裸露的Cu 2 O 样品相比，在可见光照射下，Cu 2 O @Cu 3 (BTC) 2 复合材料实现了稳定地将CO 2 选择性还原为CH 4 ，并使产率显着提高了近两倍。包裹Cu 3 (BTC) 2 后，最大CO 2 吸收量也大幅增加。通过同位素13CO 2 实验证实了由此产生的 CH 4 是来自 CO 2 。
这项研究扩展了对金属有机框架和金属氧化物之间关系的理解，超越了它们传统的物理吸附/化学吸附类型的相互作用，现在同时包括电荷分离（当能级匹配时）。这些发现将促进未来开发高效有机-无机杂化光催化剂的努力。
Metal-OrganicFrameworks Decorated Cuprous Oxide Nanowires for Long-lived Charges Applied inSelective Photocatalytic CO2 Reduction to CH4
通讯单位：香港城市大学
吴昊，香港城市大学博士后，催化和可再生能源实验室-能源项目组负责人，主要研究方向是光催化以及光电催化，在Angew. Chem Int. Ed、Adv. Mater、J. Mater. Chem. A等期刊上发表论 ,担任Journal of Energy 杂志编委。
吴永豪，香港城市大学能源与环境副教授。长期从事光催化材料的研发以及光电荷分离的机理研究，已在Nat. Catal.、J. Am. Chem. Soc、Angew. ChemInt. Ed、Adv. Mater等期刊发表论 >150篇，目前担任Journal of Materials Science: Materials in Electronics 主编。
Angewandte Chemie International Edition
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