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近日，华南师范大学化学学院兰亚乾教授团队在光催化领域取得了重要研究进展，相关成果在材料学顶级期刊Advanced Materials上发表题为“Controllable synthesis of COFs-based multicomponent nanocomposites from core-shell to yolk-shell and hollow-sphere structure for artificial photosynthesis”的研究论文（Adv. Mater.2021, 2105002）。华南师范大学是该论文的第一完成单位，论文第一作者为华南师范大学化学学院青年英才博士后张蜜博士，主要合作者包括华南师范大学蔡跃鹏教授和南京师范大学陈宜法副教授等。该研究受到了中国博士后科学基金、国家自然科学基金和广东省应用科技规划等项目的支持。
将共价有机框架（COFs）基材料精确调节并得到具有多样性的多组分超结构，对于最大限度地发挥其在催化反应中的优势至关重要。然而，迄今为止，具有不同结构的COFs基多组分纳米复合材料的精确设计合成仍然是一个巨大挑战。
近日，兰亚乾教授团队首次报道了一种MOF牺牲原位酸刻蚀（MSISAE）策略，实现了均匀、单分散的核壳MOFs@COFs、蛋黄壳MOFs/TiO2@COFs和空心球形TiO2@COFs纳米复合材料的可控合成。与已报道的模板辅助法不同，MSISAE策略具有很大的优越性，其通常无需多步合成和复杂的模板去除过程。在该策略中，通过精确调节合成过程中乙酸（HAc）的含量、反应时间和反应温度等条件，MOFs@COFs中的MOF核（NH2-MIL-125）在生成纳米TiO 2 的同时将经历不同程度的刻蚀，从而获得了两/三组分（包括COFs、MOFs和TiO 2 ）的多种形貌的COFs基纳米复合材料（图1）。该工作研究发现，独特的多组分蛋黄壳结构的MTCN-H(ys)实现了Z-scheme和II型异质结共存并在该体系中同时包含光催化氧化和还原活性位点。因此将MTCN-H(ys)作为光催化剂时，其表现出优异的光催化CO 2 还原性能，且远远高于纯COFs、MOFs、TiO 2 和其他形貌的COFs基纳米复合材料。实验和DFT计算揭示了MTCN-H(ys)由于其独特的三组分共存和特殊的蛋黄壳形貌而在CO 2 光催化还原中表现出性能优势。该研究工作将为COFs基多组分纳米复合材料的设计和开发及其在人工光合成中的应用提供新的见解，也为探索晶态光催化纳米复合材料提供新的途径。
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