無論是燃料價格上漲還是電網故障，全球能源危機的後果是難以忽視的。 對替代燃料來源的需求比以往任何時候都大，但是，儘管太陽能電池板很受歡迎，可絕大多數的太陽能卻沒有得到開發。 現在，一個多國研究小組探討了關於共價有機框架（COFs）的現有研究，這是一類新的光吸收化合物，是高效太陽能驅動燃料生產的潛在解決方案。

光催化劑從光中吸收能量以使化學反應發生。 最著名的光催化劑也許是葉綠素，植物中的綠色色素，幫助將陽光轉化為碳水化合物。 雖然碳水化合物可能會逐漸失寵，但光催化正在獲得比以往更多的關注。 在光催化過程中，光線落在光催化劑上，增加了其電子的能量，並使它們打破它們的鍵，在催化劑上自由移動。 這些”被激發”的電子然後與化學反應的原料發生反應，產生所需的產品。 替代能源研究領域的一個重中之重是利用光催化劑將太陽能轉化為燃料，這一過程被稱為”太陽能-燃料生產”。

科學家們強調了一類新材料將太陽光轉化為燃料的潛力

正如Pardeep Singh博士所解釋的：「太陽能已經被成功地用於發電，但我們還不能有效地用它製造液體燃料。 這些太陽能燃料，像氫氣一樣，可以成為豐富的可持續、可儲存和可攜帶的能源供應”。

COF的特長在於它們能夠改善催化作用，並在其結構中加入被稱為”官能團”的特殊取代物分子，為繞過現有光催化劑的限制提供了一種方法。 這是由於COFs的某些有利特性，如化學穩定性、可控制的孔隙率和強大的電子脫域性，這使它們變得格外穩定。

正如其名稱所示，COFs由有機分子組成，這些分子被粘合在一起，形成一個可以定製的結構，以適應各種應用。 此外，強電子脫域意味著，與半導體光催化劑不同，激發的電子只在中途不經意地重新結合，從而產生更多的激發電子用於化學反應。 由於這些反應發生在光催化劑的表面，COFs增加的表面積和可修改的孔隙率是一個巨大的優勢。 COF-光催化劑在將水轉化為氫氣，以及從二氧化碳生產甲烷方面找到了應用，因此有希望獲得生產燃料和緩解全球變暖的雙重好處。 此外，它們甚至可以説明固氮、生產塑料和儲存氣體。

一種新的COF，共價三嗪框架（CTFs），目前處於制氫研究的最前沿。 與石墨光催化劑相比，CTFs的產氫能力是其20-50倍，使其成為未來燃料生產的一個非常有前途的選擇。

然而，我們必須注意到基於COF的光催化劑同樣還處於早期開發階段，仍然不能像基於半導體的同類產品那樣有效地生產燃料。 儘管如此，它們出色的性能和結構多樣性使它們成為未來太陽能轉化為燃料研究的有希望的候選者，並成為解決當前能源危機的可行方案。 “最基本的問題是探索穩健的COFs衍生的催化劑，以達到預期的應用。 可以預計，基於COF的光催化劑將在未來幾年內實現一個新的里程碑，”Pankaj Raizada博士樂觀地總結道。