福建师范大学项生昌课题组综述了近年来二维金属有机框架在电催化二氧化碳还原领域的应用与发展。从表面工程和分子工程的角度讨论了二维MOF材料的设计和合成，并介绍了具有独特二维结构的金属有机框架及其衍生物作为CO₂电还原催化剂的最新进展。论文对高效的二维CO₂电还原催化剂的制备提供合理的设计和合成策略，指出了二维金属有机框架在电催化二氧化碳还原中的发展机遇和挑战。

随着化石燃料消耗的不断增加，碳排放量惊人地增长，全球变暖问题日渐严重。为了降低 CO₂ 的排放并缓解当前的能源危机的问题，以 CO₂ 为碳源，通过电催化CO₂还原反应（CO₂RR）不仅可以清洁高效地生产精细化学品和燃料，而且可以由可再生能源驱动。为了实现CO₂RR，科研工作者已设计出许多高效的催化剂。金属有机框架 (MOF)因具有清晰且可调控的晶体结构而被广泛用于电催化领域。具有超薄结构的二维 MOF因具有较大的比表面积、更强的电子导电性、更多的裸露金属活性位点而在CO₂RR中受到越来越多的关注。

有鉴于此，福建师范大学的项生昌课题组综述了二维金属有机框架及其衍生物在二氧化碳电还原中的应用。作者从分子工程和表面工程的角度讨论了二维MOFs材料的设计和合成策略，重点介绍了具有大环结构的卟啉、酞菁基的二维MOF以及以二维MOF材料为前驱体的单原子催化剂在 CO₂RR 电催化中的设计和应用。在此基础上，作者提出了如何在分子水平上控制CO₂RR过程，有效抑制HER，提高效率并在低过电位下选择性地形成C₂₊产物以及还原产物的提纯等一系列具有挑战性的工作。展望了通过配体和金属离子的调控等协调优化策略来设计二维 MOFs 以获得更好的催化效果的前景，使用新的表征方法探索CO₂RR的机理以促进电催化 CO₂RR 的进一步发展的机遇。

论文信息：

Two-dimensional Metal-organic Frameworks for Electrochemical CO₂ Reduction Reaction

Tingting Zhan,Yingbing Zou,Ying Yang,Xiuling Ma,Prof. Zhangjing Zhang,Prof. Shengchang Xiang

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202101453