金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由含金属的次级构筑单元与有机桥联配体,以配位键的形式键连起来的具有永久孔洞的晶态有机-无机框架材料。其结构组成决定了多孔性,均一孔道,结晶性,结构灵活可调等优势,已被广泛的应用到气体吸附,分离,传感,药物输运,催化等等多种领域。其中,光催化是其中一个相对新兴且热门的领域。MOF材料可认为是电子供体-电子受体高度有序化排列的集合体,经过光激发后,会形成电荷分离的状态,这也是MOF应用于光催化的基础。再结合MOF高度灵活可调的结构特点,使得其成为探究光催化过程中构效关系的优质研究对象。化石燃料的大规模使用带来了全球性的能源危机与环境问题,寻找清洁的、可持续的替代能源已经是社会飞速发展的迫切需求,这也引来研究者们的广泛关注。其中,光催化水分解一直被认为是解决困境的一种举措。然而,全水分解的工业化进程仍然进展缓慢,一方面全水分解的效率因为水氧化半反应的高动力学阻碍而受到抑制。另一方面,产物氧气不仅产值较低,还有引发逆反应的趋势,这就要求催化过程中产物的适时分离,加剧了光催化的成本。基于以上几点,再综合实验室的既有的经验以及优势上:(1)我们选择了含有三嗪为构筑基元的金属-有机骨架复合材料(Pt/PCN-777)将产氧的氧化半反应替换为附加值更高的苄胺氧化半反应,实现了高效率的光催化产氢偶联卞胺氧化,产生的氢气留在气相,卞胺氧化的产物则留在液相,这就实现产物的分离以及抑制逆反应,进而提升了反应整体的效率:(2)通过电化学等表征,我们揭示了反应发生的机理,即PCN-777受到光激发后,电子迅速传递到铂共催化剂还原质子产生氢气,而空穴则氧化卞胺生成卞胺阳离子自由基,其进一步转化成N-苄基苯亚甲基亚胺;(3)通过光电化学的表征以及理论计算,我们论证了三嗪基团在促进MOF电荷分离,提升活性方面起到的重要作用。论文立足于对MOF基光催化材料的基本理解,通过不断深入发掘MOFs的本征特性与催化性能的关联,进一步探究了其未来深入应用的可行性方案,将对今后涉及催化、材料等领域有启发性意义。