近日，武汉科技大学理学院王玉华教授团队在二维材料应用于光/电催化研究领域取得重要进展。该团队系统探讨了MXene/COF异质结的构建策略、催化机制以及未来的挑战与机遇，为二维材料在光/电催化领域的进一步发展提供了重要参考。相关研究成果发表于国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》，武汉科技大学为论文第一完成单位，王玉华教授为通讯作者，其研究生简敏为第一作者。

MXene具有高导电性、良好的亲水性和可调控的表面官能团，使其成为优异的电催化材料。然而，MXene在光催化领域的应用受限于其较弱的光吸收能力和易氧化降解的问题。COF具有高比表面积、可设计性强和优异的光吸收能力，特别适用于光催化应用。然而，COF通常存在导电性较差和光生载流子复合严重的问题。MXene和COF的结合能够弥补各自的缺陷，形成高效的MXene/COF异质结，充分发挥其在光催化和电催化中的协同作用。

图1 过去五年 MXenes/COFs 在催化领域的应用情况

该团队总结了MXene/COF异质结几种常见的合成策略，比如静电自组装，共价自组装和原位生长法等。MXene/COF异质结的催化活性主要来源于以下几点：（1）促进光生载流子的分离与迁移：COF的光吸收能力与MXene的优异导电性结合，使光生电子-空穴对有效分离，减少复合，提高催化效率。（2）增强表面活性位点：MXene提供了丰富的催化活性中心，而COF的多孔结构则有助于提高催化剂的比表面积，增强催化活性。（3）提高稳定性：MXene的高稳定性补充了COF在长期催化过程中可能的降解问题，提高催化剂的循环使用寿命。

图2 MXene和COF的研究情况以及在不同催化应反应中的性能表现

王玉华教授表示：“MXene/COF异质结的构建为光/电催化提供了一种全新的材料设计思路，充分利用MXene的高导电性和COF的优异光学特性，实现高效能量转换。未来，随着材料科学和催化技术的发展，MXene/COF异质结有望在新能源、环境治理等领域发挥重要作用，为可持续发展提供新机遇。”

这一成果不仅展示了两者结合后在催化性能上的提升机理，为新型催化剂的设计提供理论支持，还讨论了MXene/COF异质结的优势，还指出了当前面临的界面调控、长期稳定性和规模化制备等问题，为未来研究方向提供指导。