卟啉金属-有机框架在二氧化碳捕获与转化上的应用研究

近几十年来，气候变暖、海平面上升等全球性气候问题日益严重，对人们赖以生存的自然环境造成了巨大的威胁.为了缓解并最终解决温室效应，多年来人们一直着手研究以二氧化碳（CO₂）为主的温室气体的处理方法.CO₂捕获和转化是一项新的技术，将捕获得到的CO₂直接转化成甲酸、甲醇、甲烷等小分子有机物或药物中间体等高附加值的化合物.卟啉金属-有机框架（Porphyrin Metal-Organic Frameworks，PMOFs）是一种基于卟啉配体和金属节点的多孔配位框架材料.卟啉配体具有良好热稳定性、化学稳定性以及优异独特的光学性能，结合MOFs框架的多孔性带来的对CO₂等气体分子的良好吸附性，使得PMOFs在CO₂捕获与转化上具有巨大的潜力.首先，介绍了PMOFs合成中常用的构筑策略，包括拓扑导向、柱层策略以及金属-有机笼策略.然后，根据次级结构基元对常见的PMOFs结构进行系统分类，包括基于低价态金属离子、桨轮状M₂（COO）₄、金属-氧无限长链和硬酸金属-氧簇四类，叙述了各类PMOFs的结构特性和稳定性.随后，通过一些代表性的实例分类总结了PMOFs在CO₂捕获与转化上的应用，包括CO₂的捕获、环加成反应、光催化反应和电催化反应.最后，总结了PMOFs在四大类应用中具有的优势与挑战，并展望了PMOFs在CO₂捕获与转化中的机遇和发展前景.