引用本文:陈莲芬，凌扬，李耿扬，等.硫化镉/金属-有机框架复合材料的制备及光催化应用[J]. 化学试剂，2023，45(1)：85-91.DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2022.0532
全球面临非可再生矿物能源日趋枯竭的危机，寻找可替代的再生型能源是当今社会面临的挑战。太阳能是最清洁的能源之一，但是其存在能量密度低、易受气象条件影响等缺点。光催化技术能够将太阳能转变为化学能，是太阳能转化和利用的最佳方式之一。MOFs是由金属离子或金属簇与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶态多孔材料。将MOFs与其他材料复合可以显著提升光催化活性，包括单原子、金属纳米粒子、二氧化钛、金属硫化物、氮化碳材料等。其中，金属硫化物/MOFs复合材料是十分重要的一类。
围绕CdS/MOFs复合材料的合成方法及其在光催化中的应用展开讨论；
1.1 CdS位于MOFs外表面
将预先合成的MOFs材料浸泡于CdS的前驱体中，通过合适的手段方法，在MOFs的外表面原位沉积CdS，便得到CdS位于MOFs外表面的复合材料。1.2 CdS位于MOFs内部孔洞
主要有两种途径将CdS引入至MOFs内部（图2），第一种是“船外造瓶法（bottle-around-ship）”：预先合成CdS纳米材料，再与MOFs前驱体一起反应，便可得到CdS原位包裹于MOFs内部的CdS/MOFs复合材料。第二种是“瓶中造船法（ship-in-a-bottle）”：预先合成具有一定孔洞及稳定性的MOFs，通过特殊基团（如氨基、巯基等）或亲水性-疏水性溶剂组合的方式，将Cd2+引入至MOFs空腔内，再原位制备CdS。
图2 CdS位于MOFs内部的材料合成途径
Fig.2 Synthesis paths for CdS located in internal channel of MOFs
2.1 光解水制氢
光催化水裂解制取氢气主要涉及3个步骤：（1）光敏剂吸光，产生光生电子和空穴；（2）光生电子和空穴的分离和迁移；（3）H+被光生电子还原为H2。2.2 光催化CO2转化
2014年，Wang等[30]以CdS作为催化剂，Co-ZIF-9作为助催化剂，在可见光照条件下催化CO2转化为CO。近几年的研究表明，将CdS和MOFs杂化为复合材料，更有利于提升光催化活性。2.3 环境污染物降解
有机染料、重金属离子（如Cr6+）、抗生素类药物等均对生态环境和人类健康造成了严重危害。在它们的处理方法中，光催化降解是十分重要且具有广阔应用前景的一类。2.4 其他反应
Lin等[46]通过简单的光沉积，得到MIL-101 @CdS-Ni复合材料，并将其应用于催化含氮杂环的光化学脱氢反应（图3）。
图3 MIL-101 @CdS-Ni催化的含氮杂环的光化学脱氢反应
Fig.3 Photochemical dehydrogenation of N-heterocycles by MIL-101 @CdS-Ni
CdS与MOFs的复合结构，既可分散CdS纳米粒子、避免聚集，也可增加MOFs对可见光的吸收利用率，此外还能形成异质结，有利于电子传输、降低光生电子-空穴复合率，在光催化往往表现出由于CdS或MOFs单一组分的催化效果。基于以上优点，CdS/MOFs已被广泛应用于光催化裂解水制氢，光催化二氧化碳还原，光催化环境污染物降解，光催化氧化或还原反应有机物等过程。
