Haber-Bosch（HB）工艺是目前工业合成氨的唯一途径。但是由于该工艺反应条件苛刻，目前合成氨行业每年消耗世界电能的1~3％，同时排放大量温室气体。因此，探索新型低能耗、环保的合成氨技术具有重要意义，例如通过光催化技术直接合成氨气。金属-有机框架（MOFs）材料因其高结晶性、灵活可调的多孔结构以及易修饰等特性，成为一类极具应用前景的光催化固氮材料。
近日，中国科学院高能物理研究所石伟群团队受WILEY出版社European Journal of Inorganic Chemistry编辑的邀请撰写综述文章“Recent Advances in MOF-based Materials for Photocatalytic Nitrogen Fixation”。实验室前期设计合成了两例光催化固氮活性优异的自由基MOFs材料，氨生成速率分别为128和220 µmol h-1 g-1，并首次系统阐述了N2还原过程中形成的中间体与金属离子周围的氧原子形成的氢键网络对于光催化固氮效率的影响，相关研究结果发表于德国应用化学（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59: 20666-20671），并被遴选为当期热点文章（Hot paper)。基于以上创新性工作，Eur. J. Inorg. Chem编辑邀请石伟群团队撰写相关综述，该综述全面概述了近年来MOFs基材料应用于光催化固氮领域的研究进展。从反应机理出发，根据N2吸附和氢化方式的不同，介绍了固氮反应中可能存在的不同反应路径。针对目前光催化固氮产物的定性定量检测，对比了常用的分光光度法、离子色谱法和核磁共振法用于产物检测的优势和缺点。同时系统性地梳理了近年来MOFs及其衍生材料应用于光催化固氮的研究工作，如催化剂的设计思路、合成方法、光催化固氮的效率以及固氮机理等。虽然MOFs材料在光催化固氮领域已经展现出巨大的潜力，但是仍存在不少亟待解决的科学问题，作者提出了进一步改进、提高光催化固氮性能的可能策略，以期为设计和开发基于MOFs材料的新型固氮光催化剂提供参考。
论文信息： Recent Advances in MOF-based Materials for Photocatalytic Nitrogen Fixation Kongqiu Hu, Zhiwei Huang, Liwen Zeng, Zhihui Zhang, Lei Mei,* Zhifang Chai, Weiqun Shi* European Journal of Inorganic Chemistry DOI: 10.1002/ejic.202100748
