中国科大等团队开发新型金属有机框架MOF，可见光下将烟气CO2一步转化为CO，选择性达95%

B910化工消息：6月23日消息，美国化学会《化学与工程新闻》（C&EN）报道，中国科学技术大学（USTC）与香港城市大学的研究团队开发出一种新型金属有机框架（MOF）材料，可在可见光照射下从模拟烟气中捕获二氧化碳（CO2）并直接将其转化为一氧化碳（CO），相关研究发表于Cell Press旗下期刊《Chem》（DOI：10.1016/j.chempr.2026.103073）。

将CO2转化为燃料和化学品被视为降低温室气体排放、减少化石燃料依赖的重要路径，但现有技术通常需要多步流程与大量热能。当前工业碳捕获主要依赖吸附剂吸收烟气中的CO2，再通过加热释放CO2，经浓缩后送入单独反应器进行还原——这一过程能耗高、设备投入大。研究团队负责人、中国科大钱云祥（Yunyang Qian）与江海龙（Hai-Long Jiang），以及香港城市大学刘斌（Bin Liu）等人，尝试将MOF的吸附能力与光催化转化能力合二为一。

MOF是由金属离子与有机配体连接而成的多孔材料，其孔径与化学环境可定制以选择性结合CO2。研究团队由定义明确的铁、锰、氧原子簇与有机连接体组装出新型MOF。该材料除被动吸附CO2外，还能在光照下主动捕获并转化气体：光驱动电子迁移至铁位点，促进Fe2MnO原子簇对CO2的捕获，中心氧原子与相邻铁位点协同将CO2转化为类碳酸根中间体，进而生成CO。

实验中，团队将MOF分散于含钌光敏剂的乙腈溶液中，暴露于15% CO2与85%氮气的混合气（与工厂、电厂烟气浓度相当），并用420纳米以上波长的可见光照射，材料将CO2转化为CO的选择性高达95%。值得一提的是，传统光催化剂在烟气3%–20%的低CO2浓度下通常表现不佳，而该材料在低浓度下仍具性能优势。

不过，该体系产业化仍面临挑战。慕尼黑工业大学的光催化专家Julien Warnan指出，该体系对昂贵的钌元素和有机溶剂的依赖是主要障碍，但同一催化位点集成捕获与转化“仍是一项重大概念性突破”。康奈尔大学材料化学家Phillip Milner也认为，光驱动捕获机制“令人兴奋”，但烟气中含有的氮氧化物、硫氧化物和氧气等杂质会使催化剂失活。研究团队证实，在这些杂质存在下CO产量确实显著下降。钱云祥表示，团队的近期首要任务是提升对烟气杂质的耐受性，并测试催化剂在真实工业烟气中的表现，同时寻找替代钌的方案、改善长期稳定性。该研究为CCUS（碳捕集利用与封存）领域提供了一条“光驱动一步法”新路线，对石化、电力等高排放行业的碳资源化利用具有参考价值。 （来源：C&EN）