华中科技大学王靖宇，发表Nature子刊！创纪录产率！

太阳光驱动的光催化CO₂和H₂O同时转化为HCOOH和H₂O₂，已成为应对CO₂排放导致全球变暖问题的关键策略。MOFs为集成光收集单元和金属催化位点提供了多功能平台。配位单元和有机连接体可以有效地利用光能作为光天线来诱导产生电荷载流体，这些载流体随后被转移到催化位点以促进反应。

其中，使用In基MOF催化剂将CO₂选择性转化为HCOOH的研究已经得到广泛探索，这是因为它们对关键中间体(如COOH*物种)的强吸附以及抑制竞争的HER的。然而，单结构In基MOF通常在整体光合作用中的催化活性有限，主要是由于光生电荷的猝灭以及难以整合两种半反应所需的不同活性位点。

近日，华中科技大学王靖宇课题组提出了一种由两个In基MOF组成的MOF异质结构(M68N@In-TCPP)，该结构具有强烈可见光吸收、高CO₂亲和力和在阳光下整体光合作用的优异光催化活性的特点。M68N@In-TCPP异质结构是通过简单的一锅合成法制备的，该合成法利用两个具有In节点的有机连接体的竞争性成核和生长，形成核@壳结构。

在这种结构中，CO₂还原主要发生在In-TCPP的In-N位点，而H₂O氧化发生在M68N的In节点。性能测试结果显示，该系统在浓缩阳光下实现了HCOOH (397.5 μmol g^-1 h^-1)和H₂O₂ (321.2 μmol g^-1 h^-1)的创纪录的产率，性能超过了所有文献报道的MOF和COF基光催化剂。

更重要的是，这项证明概念强调了一个环保的光催化过程，在宽可见光谱下，HCOOH表现出高产率(121.1 μmol g^-1 h^-1)、选择性(85.4%)，同时高效地将H₂O氧化成H₂O₂ (119.3 μmol g^-1 h^-1)；并且，M68N@In-TCPP催化剂在5个循环和25小时内保持稳定。

机理实验证实，M68N@In-TCPP的高光催化效率源于通过共享的In节点相互连接的M68N和In-TCPP的协同作用。两种MOF之间的界面作为异质结，增强了电荷转移和分离，显著提高了系统的效率。

综上，该项研究不仅开创了一种设计高效光催化剂进行CO₂转化的有效方法，而且展示了MOF异质结在利用太阳能进行环境矫正和可持续燃料生产方面的巨大潜力。

Sunlight-driven simultaneous CO₂ reduction and water oxidation using indium-organic framework heterostructures. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-57742-5