林振宇/林伟/黄川辉教授在设计合成高性能的导电MOF异质结方面取得重要进展

近日，食品安全与生物分析教育部重点实验室林振宇教授课题组联合林伟教授课题组以及中国科学院杭州医学研究所黄川辉教授课题组在国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为“Electroactive Model-Guided Design of Conductive Metal-Organic Framework Heterojunctions for Enhanced Photocatalytic Performance”的论文。

近年来，由于纳米材料异质结构所具有的优异特性和在光伏、电子学、催化等领域中的多元化应用，它们受到广泛关注。虽然已有大量研究强调了对异质结构进行精确调控以实现最佳功能的重要性，但对于“理想异质结构”的普适性定义仍尚未形成统一框架。因此，建立系统化的设计原则，对于在核-壳异质结构的开发中实现更高效、可控的性能优化显得尤为关键。该研究提出了一种新颖的“电活性模型指导”方法，用于指导基于氧化还原活性导电金属-有机框架（c-MOFs）的p-n异质结的纳米结构设计，以制备高性能光催化剂。该工作选择Cu₂O@c-MOFs核壳异质结构作为模型，基于数学电活性模型优化了壳层厚度。优化后的结构相较于原始Cu₂O实现了十倍的光电流增强——这是异质结中创纪录值。具有最优壳层厚度的异质结对四环素表现出卓越的降解效率，催化降解效率高达99.35%，并表现出0.065 min^-1的速率常数，这代表了此类系统迄今报道的最高速率常数。此外，该理论模型的普适性可延伸至其他c-MOFs，如Cu-OHPTP和Cu-DBC，它们同样表现出显著增强的性能。该工作不仅为合理设计氧化还原活性半导体异质结提供了稳健的框架，而且为优化其功能特性以用于先进应用提供了宝贵的见解。

博士研究生谢志杰、薛伟超为论文共同第一作者，林振宇、林伟、中国科学院杭州医学研究所黄川辉为论文共同通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金、福建省高校产学合作项目的支持。论文信息：Z. Xie, W. Xue, Z. Weng, Y. Jiang, S. Zhang, J. Liu, C. Lin, B. Qiu, W. Lin, Z. Lin, C. Huang, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e21258. https://doi.org/10.1002/anie.202521258