Revealing the Untapped Potential of Photocatalytic Overall Water Splitting in Metal Organic Frameworks

光催化 金属有机骨架 材料科学 分解水 光催化分解水 纳米技术 电子波段 带隙 可见光谱 光电子学 催化作用 吸附 化学 物理化学 生物化学
作者
Caihua Wang,Yangyang Wan,Shuo Yang,Yuee Xie,Shibing Chu,Yuanping Chen,Xiaoyu Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202313596
摘要

Abstract The past decade witnessed substantial attention toward metal‐organic frameworks (MOFs) for photocatalytic water splitting owing to their versatile structural and optoelectronic characteristics. However, MOFs capable of efficient photocatalytic overall water splitting (OWS) remain notably scarce. Although MOF‐based photocatalysts with OWS potential are highly promising due to their diverse building blocks and topological configurations, the vast number of possible MOFs renders traditional trial‐and‐error materials discovery approaches impractical. Herein, a data‐driven methodology that integrates machine learning with high‐throughput first‐principles computations to identify MOFs with OWS capability is presented. By systematically assessing factors including water stability, band gap, band positions, charge carrier transport, and optical absorption properties, 14 MOFs from the Quantum‐MOF (QMOF) database containing over 20,000 MOFs as promising candidates for visible‐light‐driven OWS are identified. Notably, five of them exhibit exceptional electronic and optical properties, outperforming previously reported MOF OWS photocatalysts, such as UIO66(Zr)‐NH 2 , MIL125(Ti)‐NH 2 , and MIL53(Al)‐NH 2 is established. This work represents a large‐scale, data‐driven exploration of MOF‐based photocatalysts for water splitting, shedding light on the untapped potential of photocatalysis in MOFs.
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