对推动经济发展的富碳燃料的永无止境的需求不断向大气中添加越来越多的二氧化碳(CO2)。虽然正在努力减少CO2排放，但仅靠这一点无法抵消大气中已经存在的气体的不利影响。

用于将二氧化碳还原为甲酸盐的新型锡基金属有机框架

因此，科学家们想出了创新的方法来利用现有大气中的CO2，​​将其转化为有用的化学物质，例如甲酸(HCOOH)和甲醇。进行此类转化的一种流行方法是使用可见光通过光催化剂驱动CO2的光还原。

在最近发表在AngewandteChemie国际版上的一项突破中，由东京工业大学KazuhikoMaeda教授领导的研究小组开发了一种锡基金属有机框架(MOF)，可以选择性地光还原CO2。他们报道了一种名为KGF-10的新型锡(Sn)基MOF，其分子式为[SnII2(H3ttc)2.MeOH]n(H3ttc：三硫氰尿酸和MeOH：甲醇)。

它在可见光存在下成功地将CO2还原为HCOOH。“大多数由可见光驱动的高性能CO2还原光催化剂依赖于稀有贵金属作为主要成分。此外，将光吸收和催化功能集成到由丰富金属组成的单个分子单元中仍然是一个长期存在的挑战.因此，Sn是理想的候选者，因为它可以克服这两个挑战，”Maeda教授解释道。

MOFs结合了金属和有机材料的优点，正在被探索作为传统稀土金属基光催化剂的更可持续的替代品。Sn以其在光催化反应中同时充当催化剂和吸收剂的能力而闻名，可能是基于MOF的光催化剂的有前途的候选者。虽然由锆、铁和铅组成的MOF已被广泛探索，但对锡基MOF知之甚少。

为了合成锡基MOFKGF-10，研究人员使用H3ttc、MeOH和氯化锡作为起始原料，并选择了1,3-二甲基-2-苯基-2,3-二氢-1H-苯并[d]咪唑作为电子供体和氢源。然后对制备的KGF-10进行多种分析技术。他们透露，该材料显示出适度的CO2吸附能力，带隙为2.5eV，并吸收可见光波长。

一旦了解了这种新材料的物理和化学特性，科学家们便将其用于在可见光存在下催化CO2的还原。他们发现，KGF-10成功地将CO2还原为甲酸盐(HCOO-)，选择性为99%，无需任何额外的光敏剂或催化剂。它还表现出创纪录的高表观量子产率——参与反应的电子数与入射光子总数的比率——在400nm处为9.8%。此外，在反应过程中进行的结构分析表明，KGF-10在促进光催化还原的同时发生了结构变化。

本研究首次展示了一种基于锡的高性能、不含贵金属的单组分光催化剂，用于可见光驱动下将CO2还原为甲酸盐。该团队展示的KGF-10的优异特性可以为其作为光催化剂在太阳能驱动的CO2还原等反应中的应用开辟新途径。

“我们的研究结果证明了这样一个事实，即MOF可以成为创造出色光催化功能的平台，这通常是分子金属络合物无法实现的，使用无毒、廉价且地球上储量丰富的金属，”Maeda教授总结道。