氢气是一种清洁和可持续的能源载体，被认为是解决全球能源危机和应对气候变化的有前途的化石燃料替代品。金属有机框架（MOFs）是一种独特的晶态多孔材料，具有高度有序的孔隙率和可调控的结构，可以为非均相催化提供包括金属节点、功能连接体和缺陷在内的活性位点。而且，在高度有序的MOFs中易于构建活性位点，可以作为精细的活性位点工程的模板，使MOFs成为包括化学催化制氢在内的各种非均相催化剂的理想候选材料。

有鉴于此，中国林业科学研究院的蒋剑春院士和郑州大学的李保军教授等人，综述了MOFs作为化学催化制氢催化剂的最新进展，讨论了MOFs在该领域的研究方法、催化机理及展望，提出了MOFs作为制氢催化剂在未来工业应用中面临的挑战。

本文要点

1）MOFs通常被用作载体来封装超小尺寸和高分散的金属纳米颗粒(MNPs)，其中MNPs作为催化位点，MOFs作为MNPs的稳定剂。另外，活性MNPs与有机连接体或金属团簇上功能基团的相互作用，可以通过在原子水平上调控催化剂的电子性质来显著改善复合催化剂的性能。对于MNPs-MOFs而言，活性金属NPs的空间位置及其与MOFs载体的相互作用对其催化性能起着至关重要的作用。

2）虽然MOFs基催化剂在化学催化制氢中的应用已经取得了很大的进展，然而，仍然存在巨大的挑战。（a）具有目标结构的MOFs材料的设计和合成仍然是一项较大的挑战。（b）MOFs基催化剂催化制氢的机理尚不清楚，非常有必要探索先进的原位和非原位表征技术结合理论计算，以深刻理解催化机制，尤其是原位理解金属物种、氧化态、微配位环境对催化剂活性和选择性的影响。（c）工业应用条件对MOFs催化剂基材的强度有一定的力学性能要求，然而，有关这方面的报道目前还没有，这是MOFs催化剂工业化应用中需要解决的关键问题。明确形成过程对催化剂力学性能的影响，将是未来的重点研究方向之一。

参考文献：

Lina Zhang et al. Advances and Prospects in Metal–Organic Frameworks as Key Nexus for Chemocatalytic Hydrogen Production. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202102201

https://doi.org/10.1002/smll.202102201