Metal–Organic Frameworks as Advanced Photoelectrodes for Photoelectrochemical Water Splitting: Design, Mechanisms, and Challenges

纳米技术 光电流 分解水 异质结 材料科学 光催化 软件部署 太阳能转换 可扩展性 模块化设计 载流子 光电化学 太阳能燃料 转化式学习 光电化学电池 钥匙(锁) 催化作用 光伏系统 杰纳斯 清洁能源 制氢 析氧 金属有机骨架 串联 导电体 可持续能源 太阳能 纳米结构
作者
Vijay A. Mane,Dnyaneshwar V. Dake,Nita D. Raskar,R.B. Sonpir,Kartik M. Chavan,Shivaji G. Munde,Pavan R. Kayande,Jagruti Pawar,Sandeep B. Somvanshi,B. N. Dole
出处
期刊:Energy & Fuels [American Chemical Society]
卷期号:40 (17): 9204-9237 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.energyfuels.6c00130
摘要

Photoelectrochemical (PEC) water splitting represents a compelling pathway for sustainable hydrogen production, yet its large-scale deployment remains constrained by inefficient charge separation, sluggish interfacial kinetics, and limited material stability. Metal–organic frameworks (MOFs) have recently emerged as transformative photoelectrode platforms owing to their modular chemistry, ultrahigh surface areas (>1000 m2 g–1), and precisely tunable electronic structures. This review critically examines the evolution of MOFs from photoactive frameworks to high-performance PEC photoelectrodes, emphasizing mechanistic insights that govern light absorption, carrier dynamics, and catalytic reaction pathways. Quantitative analysis reveals that MOF–semiconductor heterojunctions and MOF-derived oxides can deliver photocurrent densities exceeding 6–7 mA cm–2 at 1.23 V vs RHE, with onset potential shifts up to 400 mV and applied bias photon-to-current efficiencies approaching 1%. Advanced architectures─including S-scheme/Z-scheme junctions, defect-engineered MOFs, and conductive MOF-derived catalysts─demonstrate hydrogen evolution rates as high as 68 mmol g–1 h–1 and solar-to-hydrogen efficiencies nearing 10–11% in tandem configurations. By correlating framework chemistry, band energetics, and interfacial charge-transfer mechanisms, this review establishes design principles for next-generation MOF photoelectrodes and outlines scalable strategies to surpass the 10% STH benchmark, positioning MOFs as key enablers for practical solar fuel technologies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
爱吃草莓完成签到,获得积分10
刚刚
Suxiaoyi发布了新的文献求助10
1秒前
冰潋横霜发布了新的文献求助10
1秒前
科研通AI6.4应助lhl采纳,获得10
1秒前
CipherSage应助crygni采纳,获得10
1秒前
ZQQ完成签到,获得积分10
2秒前
Hou完成签到,获得积分10
2秒前
bind完成签到,获得积分10
2秒前
彭于晏应助lyx采纳,获得10
3秒前
阳光的水壶完成签到,获得积分10
3秒前
lili给孙崇的求助进行了留言
3秒前
乐观惜萱发布了新的文献求助30
3秒前
科研通AI6.3应助画家采纳,获得10
3秒前
英姑应助不安的紫翠采纳,获得10
4秒前
陶醉西牛发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
小何完成签到,获得积分10
5秒前
LingYun完成签到,获得积分10
6秒前
Geng完成签到,获得积分10
6秒前
哈哈发布了新的文献求助10
7秒前
高兴晓槐发布了新的文献求助10
7秒前
星辰大海应助starryxm采纳,获得10
7秒前
幸福C发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
无情的聪健应助Merry8558采纳,获得20
8秒前
sdbz001完成签到,获得积分0
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
bkagyin应助zzcdsxzz采纳,获得10
10秒前
10秒前
努力成为爱发论文的大佬完成签到,获得积分20
10秒前
妫gui完成签到,获得积分10
10秒前
凶狠的乐巧完成签到,获得积分10
10秒前
pppq完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
CipherSage应助乐观惜萱采纳,获得30
10秒前
11秒前
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
模型平均及其应用 900
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
The Cambridge History of China 英文版16册 600
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7332713
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8947282
关于积分的说明 18981242
捐赠科研通 6986869
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3217089
关于科研通互助平台的介绍 2383546
邀请新用户注册赠送积分活动 2196914