Covalent Organic Framework-Based Photocatalysts from Synthesis to Applications

Abstract

Covalent organic frameworks have emerged as a hot spot in the field of photocatalysis due to their excellent structural tunability, high specific surface area, high porosity, and good chemical stability. Specifically, they exhibit distinctive optoelectronic features by integrating different molecular building blocks with appropriate links, constructing an π-conjugated system, or introducing electron donor–acceptor units into the conjugated framework. The reasonably adjusted band structure yields excellent photocatalytic activity of covalent organic framework materials. In this review, we comprehensively focus on applications of covalent organic framework materials as effective photocatalysts within the realm of hydrogen production, CO₂ reduction, pollutant degradation, organic conversion and other aspects. The discussion encompasses synthesis methods and reaction types of covalent organic frameworks. This review also discusses the state-of-the-art research progress, performance optimization strategies and the diverse manifestations of covalent organic framework materials used in photocatalysis. Finally, the main challenges and prospects aimed at further improving the photocatalytic performance of covalent organic frameworks are briefly proposed. By giving us a thorough understanding of the structural complexities of covalent organic frameworks and their essential role in photocatalytic processes, this effort advances our understanding and serves as a guide for the future design and development of novel covalent organic frameworks.

Keywords

covalent chemistry / covalent organic frameworks / functional ligands / photocatalysis / structure–property relationship

References

[1] F. Martins, C. Felgueiras, M. Smitkova, N. Caetano, Energies 2019, 12, 964.

[2] P. Hait, R. Mehta, S. Basu, J. Clean. Prod. 2023, 424, 138851.

[3] S. Kreft, D. Wei, H. Junge, M. Beller, Energy Chem. 2020, 2, 100044.

[4] Z. Li, X. Xu, X. Sheng, P. Lin, J. Tang, L. Pan, Y. V. Kaneti, T. Yang, Y. Yamauchi, ACS Nano 2021, 15, 12535.

[5] Q. Yang, M. Luo, K. Liu, H. Cao, H. Yan, Appl. Catal. B Environ. 2020, 276, 119174.

[6] T. Banerjee, F. Podjaski, J. Kröger, B. P. Biswal, B. V. Lotsch, Nat. Rev. Mater. 2021, 6, 168.

[7] S. Zhao, S.-S. Shen, L. Han, B.-C. Tian, N. Li, W. Chen, X.-B. Li, Rare Metals 2024, 43, 4038.

[8] S. Shaheen, S. Xu, J. Bian, A. Zada, Z.-Q. Zhang, Y. Qu, L.-Q. Jing, Rare Metals 2024, 43, 1580.

[9] L. Hao, H. Huang, Y. Zhang, T. Ma, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2100919.

[10] R. Shen, C. Huang, L. Hao, G. Liang, P. Zhang, Q. Yue, X. Li, Nat. Commun. 2025, 16, 2457.

[11] J. P. Jeon, D. H. Kweon, B. J. Jang, M. J. Ju, J. B. Baek, Adv. Sustain. Syst. 2020, 4, 2000197.

[12] X. Chen, Z. Wu, D. Liu, Z. Gao, Nanoscale Res. Lett. 2017, 12, 143.

[13] S. Han, J. Li, K. Yang, J. Lin, Chin. J. Catal. 2015, 36, 2119.

[14] H. Gong, R. Ma, F. Mao, K. Liu, H. Cao, H. Yan, Chem. Commun. 2016, 52, 11979.

[15] Q. Yang, M. Luo, K. Liu, H. Cao, H. Yan, Chem. Commun. 2019, 55, 5728.

[16] G. Ma, H. Yan, J. Shi, X. Zong, Z. Lei, C. Li, J. Catal. 2008, 260, 134.

[17] J.-S. Hu, L.-L. Ren, Y.-G. Guo, H.-P. Liang, A.-M. Cao, L.-J. Wan, C.-L. Bai, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 117, 1295.

[18] X. Zong, H. Yan, G. Wu, G. Ma, F. Wen, L. Wang, C. Li, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7176.

[19] M. Yoshida, A. Yamakata, K. Takanabe, J. Kubota, M. Osawa, K. Domen, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13218.

[20] K. Qi, C. Imparato, O. Almjasheva, A. Khataee, W. Zheng, J. Colloid Interface Sci. 2024, 675, 150.

[21] R. Daghrir, P. Drogui, D. Robert, Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 3581.

[22] J. Abdi, A. J. Sisi, M. Hadipoor, A. Khataee, J. Hazard. Mater. 2022, 424, 127558.

[23] Y. Y. Tang, X. Luo, R. Q. Xia, J. Luo, S. K. Peng, Z. N. Liu, Q. Gao, M. Xie, R. J. Wei, G. H. Ning, Angew. Chem. 2024, 136, e202408186.

[24] Y. Fan, X. Liu, K. Li, X. Zhang, L. Xu, B. Li, Sep. Purif. Technol. 2025, 354, 128832.

[25] S. L. James, Chem. Soc. Rev. 2003, 32, 276.

[26] F. M. Zhang, J. L. Sheng, Z. D. Yang, X. J. Sun, H. L. Tang, M. Lu, H. Dong, F. C. Shen, J. Liu, Y. Q. Lan, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2018, 57, 12106.

[27] W. Tu, Y. Xu, S. Yin, R. Xu, Adv. Mater. 2018, 30, e1707582.

[28] C. Mao, Y. Hu, C. Yang, C. Qin, G. Dong, Y. Zhou, Y. Zhang, ACS Appl. Energy Mater. 2021, 4, 14111.

[29] A. P. Cote, A. I. Benin, N. W. Ockwig, M. O'Keeffe, A. J. Matzger, O. M. Yaghi, Science 2005, 310, 1166.

[30] R. R. Liang, S. Y. Jiang, R. H. A, X. Zhao, Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 3920.

[31] J. Bai, R. Shen, G. Liang, C. Qin, D. Xu, H. Hu, X. Li, Chin. J. Catal. 2024, 59, 225.

[32] H.-M. Guo, X.-Y. Dong, S. Wang, Q.-Y. Wang, S.-Q. Zang, Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 108537.

[33] A. Lopez-Magano, S. Daliran, A. R. Oveisi, R. Mas-Balleste, A. Dhakshinamoorthy, J. Aleman, H. Garcia, R. Luque, Adv. Mater. 2023, 35, e2209475.

[34] J. Hu, S. K. Gupta, J. Ozdemir, H. Beyzavi, ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3, 6239.

[35] Z. Li, T. He, Y. Gong, D. Jiang, Acc. Chem. Res. 2020, 53, 1672.

[36] L. Hao, R. Shen, C. Qin, N. Li, H. Hu, G. Liang, X. Li, Sci. China. Mater. 2024, 67, 504.

[37] J. L. Segura, S. Royuela, M. Mar Ramos, Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 3903.

[38] X. Guan, F. Chen, Q. Fang, S. Qiu, Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 1357.

[39] H. Zhang, H. Gu, Y. Huang, X. Wang, L. Gao, Q. Li, Y. Li, Y. Zhang, Y. Cui, R. Gao, J. Colloid Interface Sci. 2024, 664, 916.

[40] Y. Zhao, C. Yang, S. Zhang, G. Sun, B. Zhu, L. Wang, J. Zhang, Chin. J. Catal. 2024, 63, 258.

[41] S. Xue, X. Ma, Y. Wang, G. Duan, C. Zhang, K. Liu, S. Jiang, Coord. Chem. Rev. 2024, 504, 215659.

[42] S.-L. Zhang, B.-B. Li, A.-Q. Liu, L.-X. Xie, Z.-F. Li, G. Li, Coord. Chem. Rev. 2024, 507, 215748.

[43] A. Hayat, S. Raza, M. A. Amin, Z. Ajmal, M. M. Alghamdi, A. A. El-Zahhar, H. Ali, D. Ghernaout, Y. Al-Hadeethi, M. Sohail, Mater. Sci. Eng. R. Rep. 2024, 157, 100771.

[44] T. He, Y. Zhao, EnergyChem 2024, 6, 100121.

[45] Z. Guo, Z. Zhang, J. Sun, Adv. Mater. 2024, 36, 2312889.

[46] Y. Jiang, D. Chen, Z. Zhang, X. Wu, Y. Tu, Z. Zheng, L. Mao, W. Li, Y. Ma, X. Yang, Adv. Mater. 2024, 36, 2311784.

[47] Q. Zhang, P. Zhi, J. Zhang, S. Duan, X. Yao, S. Liu, Z. Sun, S. C. Jun, N. Zhao, L. Dai, Adv. Mater. 2024, 36, 2313152.

[48] M. K. Nguyen, J. S. Gwag, L. Nguyen-Dinh, H. B. Truong, H. H. Do, Y.-C. Lee, N. T. Tran, L. G. Trung, Nano Today 2024, 55, 102211.

[49] J. Hu, Z. Huang, Y. Liu, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202306999.

[50] Y. Li, W. Chen, G. Xing, D. Jiang, L. Chen, Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 2852.

[51] X. Feng, L. Chen, Y. Dong, D. Jiang, Chem. Commun. 2011, 47, 1979.

[52] S. Xiong, J. Liu, Y. Wang, X. Wang, J. Chu, R. Zhang, M. Gong, B. Wu, J. Appl. Polym. Sci. 2021, 139, 51510.

[53] A. M. Schwenke, S. Hoeppener, U. S. Schubert, Adv. Mater. 2015, 27, 4113.

[54] S. Makhseed, J. Samuel, Chem. Commun. 2008, 4342.

[55] H. Wei, S. Chai, N. Hu, Z. Yang, L. Wei, L. Wang, Chem. Commun. 2015, 51, 12178.

[56] A. Kuchenbuch, R. Giernoth, ChemistryOpen 2015, 4, 677.

[57] P. Kuhn, M. Antonietti, A. Thomas, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2008, 47, 3450.

[58] M. J. Bojdys, J. Jeromenok, A. Thomas, M. Antonietti, Adv. Mater. 2010, 22, 2202.

[59] R. Dong, T. Zhang, X. Feng, Chem. Rev. 2018, 118, 6189.

[60] A. De La Peña Ruigómez, D. Rodríguez-San-Miguel, K. C. Stylianou, M. Cavallini, D. Gentili, F. Liscio, S. Milita, O. M. Roscioni, M. L. Ruiz-González, C. Carbonell, D. Maspoch, R. Mas-Ballesté, J. L. Segura, F. Zamora, Chem. A Eur. J. 2015, 21, 10666.

[61] C. X. Yang, C. Liu, Y. M. Cao, X. P. Yan, Chem. Commun. 2015, 51, 12254.

[62] L. Liu, W.-K. Meng, L. Li, G.-J. Xu, X. Wang, L.-Z. Chen, M.-L. Wang, J.-M. Lin, R.-S. Zhao, Chem. Eng. J. 2019, 369, 920.

[63] B. P. Biswal, S. Chandra, S. Kandambeth, B. Lukose, T. Heine, R. Banerjee, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5328.

[64] S. Glowniak, B. Szczesniak, J. Choma, M. Jaroniec, Molecules 2023, 28, 2639.

[65] W. Zhao, P. Yan, H. Yang, M. Bahri, A. M. James, H. Chen, L. Liu, B. Li, Z. Pang, R. Clowes, N. D. Browning, J. W. Ward, Y. Wu, A. I. Cooper, Nat. Synth. 2022, 1, 87.

[66] L. Xiao, L. Qi, J. Sun, A. Husile, S. Zhang, Z. Wang, J. Guan, Nano Energy 2024, 120, 109155.

[67] Q. Yue, G. Li, P. Fu, B. Meng, F. Ma, Y. Zhou, J. Wang, Nano Res. 2023, 16, 6251.

[68] K. Seob Song, P. W. Fritz, D. F. Abbott, L. N. Poon, C. M. Caridade, F. Gandara, V. Mougel, A. Coskun, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2023, 135, e202309775.

[69] W. Ji, Y. S. Guo, H. M. Xie, X. Wang, X. Jiang, D. S. Guo, J. Hazard. Mater. 2020, 397, 122793.

[70] S. B. Mk, Y.-S. Yun, S. Kancharla, Coord. Chem. Rev. 2024, 507, 215699.

[71] J. Maschita, T. Banerjee, G. Savasci, F. Haase, C. Ochsenfeld, B. V. Lotsch, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2020, 59, 15750.

[72] L. Zhao, H. Liu, Y. Du, X. Liang, W. Wang, H. Zhao, W. Li, New J. Chem. 2020, 44, 15410.

[73] S. Gao, Z. Li, Y. Yang, Z. Wang, Y. Wang, S. Luo, K. Yao, J. Qiu, H. Wang, L. Cao, Z. Lai, J. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 36507.

[74] P. Dubey, V. Shrivastav, T. Boruah, G. Zoppellaro, R. Zbořil, A. Bakandritsos, S. Sundriyal, Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2400521.

[75] D. Srivastava, V. Mishra, S. H. Mir, J. Dey, J. K. Singh, M. Chandra, T. G. Gopakumar, ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 30485.

[76] J. Hong, M. Liu, Y. Liu, S. Shang, X. Wang, C. Du, W. Gao, C. Hua, H. Xu, Z. You, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202317876.

[77] E. Hamzehpoor, F. Effaty, T. H. Borchers, R. S. Stein, A. Wahrhaftig-Lewis, X. Ottenwaelder, T. Friščić, D. F. Perepichka, Angew. Chem. 2024, 136, e202404539.

[78] G.-B. Wang, Y.-J. Wang, J.-L. Kan, K.-H. Xie, H.-P. Xu, F. Zhao, M.-C. Wang, Y. Geng, Y.-B. Dong, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 4951.

[79] M. Zhang, M. Yuan, X. Zhao, J. Chen, L. He, Q. Gao, J. Hu, G. Wu, Z. Chai, S. Wang, Sci. China Chem. 2023, 66, 1781.

[80] S. Hutsch, A. Leonard, S. Graetz, M. V. Höfler, T. Gutmann, L. Borchardt, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202403649.

[81] W. Zhao, P. Yan, B. Li, M. Bahri, L. Liu, X. Zhou, R. Clowes, N. D. Browning, Y. Wu, J. W. Ward, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 9902.

[82] C.-J. Wu, X.-Y. Li, T.-R. Li, M.-Z. Shao, L.-J. Niu, X.-F. Lu, J.-L. Kan, Y. Geng, Y.-B. Dong, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 18750.

[83] A. M. Elewa, I. M. Mekhemer, A. F. El-Mahdy, A. Sabbah, S. Y. Chen, L. Y. Ting, S. Abdelnaser, H. H. Chou, Small 2024, 20, 2311472.

[84] Y. Qian, H.-L. Jiang, Acc. Chem. Res. 2024, 57, 1214.

[85] F. Auras, L. Ascherl, V. Bon, S. M. Vornholt, S. Krause, M. Döblinger, D. Bessinger, S. Reuter, K. W. Chapman, S. Kaskel, Nat. Chem. 2024, 16, 1373.

[86] J. Y. Yue, J. X. Luo, Z. X. Pan, R. Z. Zhang, P. Yang, Q. Xu, B. Tang, Angew. Chem. 2024, 136, e202405763.

[87] R. W. Tilford, W. R. Gemmill, H.-C. Zur Loye, J. J. Lavigne, Chem. Mater. 2006, 18, 5296.

[88] K. T. Jackson, T. E. Reich, H. M. El-Kaderi, Chem. Commun. 2012, 48, 8823.

[89] H. M. El-Kaderi, J. R. Hunt, J. L. Mendoza-Cortés, A. P. Côté, R. E. Taylor, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, Science 2007, 316, 268.

[90] J. R. Hunt, C. J. Doonan, J. D. Levangie, A. P. Cote, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11872.

[91] H. Yang, Y. Du, S. Wan, G. D. Trahan, Y. Jin, W. Zhang, Chem. Sci. 2015, 6, 4049.

[92] Y. Du, H. Yang, J. M. Whiteley, S. Wan, Y. Jin, S. H. Lee, W. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2016, 55, 1737.

[93] B. J. Smith, W. R. Dichtel, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8783.

[94] H. Li, A. D. Chavez, H. Li, H. Li, W. R. Dichtel, J.-L. Bredas, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 16310.

[95] V. Nguyen, M. GrüNwald, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3306.

[96] X. Kong, Z. Wu, M. Strømme, C. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2023, 146, 742.

[97] F. Yang, C. C. Li, C. C. Xu, J. L. Kan, B. Tian, H. Y. Qu, Y. Guo, Y. Geng, Y. B. Dong, Chem. Commun. 2022, 58, 1530.

[98] C.-T. Kuo, Y. Lu, P. Arab, K. S. Weeraratne, H. El-Kaderi, A. M. Karim, Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100495.

[99] J. You, Y. Zhao, L. Wang, W. Bao, J. Clean. Prod. 2021, 291, 125822.

[100] L. Grill, M. Dyer, L. Lafferentz, M. Persson, M. V. Peters, S. Hecht, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 687.

[101] Q. Liao, C. Ke, X. Huang, D. Wang, Q. Han, Y. Zhang, Y. Zhang, K. Xi, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2021, 60, 1411.

[102] S. Dey, A. Bhunia, D. Esquivel, C. Janiak, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 6259.

[103] S. Y. Yu, J. Mahmood, H. J. Noh, J. M. Seo, S. M. Jung, S. H. Shin, Y. K. Im, I. Y. Jeon, J. B. Baek, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2018, 57, 8438.

[104] X. Guan, H. Li, Y. Ma, M. Xue, Q. Fang, Y. Yan, V. Valtchev, S. Qiu, Nat. Chem. 2019, 11, 587.

[105] S. P. Qi, R. T. Guo, Z. X. Bi, Z. R. Zhang, C. F. Li, W. G. Pan, Small 2023, 19, e2303632.

[106] Q. Zhang, S. Li, S. Zhang, Chem. Commun. 2010, 46, 7495.

[107] Z. Liu, B. Zhang, Y. Huang, Y. Song, N. Dong, J. Wang, Y. Chen, iScience 2021, 24, 102526.

[108] N. Li, K. Jiang, F. Rodriguez-Hernandez, H. Mao, S. Han, X. Fu, J. Zhang, C. Yang, C. Ke, X. Zhuang, Adv. Sci. 2022, 9, e2104898.

[109] Y. Zhang, Z. Huang, B. Ruan, X. Zhang, T. Jiang, N. Ma, F. C. Tsai, Macromol. Rapid Commun. 2020, 41, e2000402.

[110] Q. Fang, Z. Zhuang, S. Gu, R. B. Kaspar, J. Zheng, J. Wang, S. Qiu, Y. Yan, Nat. Commun. 2014, 5, 4503.

[111] Q. Fang, J. Wang, S. Gu, R. B. Kaspar, Z. Zhuang, J. Zheng, H. Guo, S. Qiu, Y. Yan, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8352.

[112] Y. Han, M. Zhang, Y.-Q. Zhang, Z.-H. Zhang, Green Chem. 2018, 20, 4891.

[113] X. Gao, J. Yuan, P. Wei, J. Dong, L. Chang, Z. Huang, H. Zheng, J. Liu, J. Jia, T. Luan, ACS Catal. 2023, 14, 533.

[114] E. Jin, M. Asada, Q. Xu, S. Dalapati, M. A. Addicoat, M. A. Brady, H. Xu, T. Nakamura, T. Heine, Q. Chen, D. Jiang, Science 2017, 357, 673.

[115] H. Liu, D. Wang, Z. Yu, Y. Chen, X. Li, R. Zhang, X. Chen, L. Wu, N. Ding, Y. Wang, Y. Zhao, Sci. China. Mater. 2023, 66, 2283.

[116] Y. Xu, C. Wu, N. Chu, Y. Xing, J. Yang, L. Yin, X. Chen, Sep. Purif. Technol. 2023, 307, 122776.

[117] Y. Yusran, J. Xing, Q. Lin, G. Wu, W. C. Peng, Y. Wu, T. Su, L. Yang, L. Zhang, Q. Li, Small 2023, 19, 2303069.

[118] X. Wang, L. Chen, S. Y. Chong, M. A. Little, Y. Wu, W.-H. Zhu, R. Clowes, Y. Yan, M. A. Zwijnenburg, R. S. Sprick, Nat. Chem. 2018, 10, 1180.

[119] S. Wang, L. Da, J. Hao, J. Li, M. Wang, Y. Huang, Z. Li, Z. Liu, D. Cao, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 9321.

[120] X. Wu, M. Zhang, Y. Xia, C. Ru, P. Chen, H. Zhao, L. Zhou, C. Gong, J. Wu, X. Pan, J. Mater. Chem. A 2022, 10, 17691.

[121] J. Yang, A. Acharjya, M. Y. Ye, J. Rabeah, S. Li, Z. Kochovski, S. Youk, J. Roeser, J. Gruneberg, C. Penschke, M. Schwarze, T. Wang, Y. Lu, R. Van De Krol, M. Oschatz, R. Schomacker, P. Saalfrank, A. Thomas, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2021, 60, 19797.

[122] R. Gao, R. Shen, C. Huang, K. Huang, G. Liang, P. Zhang, X. Li, Angew. Chem. 2025, 137, e202414229.

[123] J. Li, Z. Zhang, J. Jia, X. Liu, Chem. Res. Chin. Univ. 2022, 38, 275.

[124] Y. Qian, D. Ma, Materials 2021, 14, 5600.

[125] Z. Hu, Y. Luo, L. Wang, Y. Wang, Q. Wang, G. Jiang, Q. Zhang, F. Cui, ACS Appl. Polym. Mater. 2023, 5, 9263.

[126] J. Li, D. Zhao, J. Liu, A. Liu, D. Ma, Molecules 2020, 25, 2425.

[127] Y. Zhang, L. Cao, G. Bai, X. Lan, Small 2023, 19, 2300035.

[128] C. Zhang, J. Guo, X. Zou, S. Guo, Y. Guo, R. Shi, F. Yan, Adv. Healthc. Mater. 2021, 10, e2100775.

[129] Z. Khoshkholgh, S. Sohrabnezhad, J. Mol. Struct. 2023, 1294, 136399.

[130] T. He, Z. Zhao, R. Liu, X. Liu, B. Ni, Y. Wei, Y. Wu, W. Yuan, H. Peng, Z. Jiang, Y. Zhao, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 6057.

[131] C. Wang, Y.-T. Shan, W.-H. Zheng, M. Zhang, Z.-M. Su, Appl. Surf. Sci. 2022, 580, 152359.

[132] A. Fujishima, K. Honda, Nature 1972, 238, 37.

[133] A. Ajmal, I. Majeed, R. N. Malik, H. Idriss, M. A. Nadeem, RSC Adv. 2014, 4, 37003.

[134] W. S. Koe, J. W. Lee, W. C. Chong, Y. L. Pang, L. C. Sim, Environ. Sci. Pollut. Res. 2020, 27, 2522.

[135] S. Wu, Y. Pan, H. Lin, L. Li, X. Fu, J. Long, Chem. Sus. Chem. 2021, 14, 4958.

[136] B. Qi, R. Shen, Z. Ren, Y. Teng, H. Ding, X. Zhang, Y. Zhang, L. Hao, X. Li, J. Mater. Sci. Technol. 2025, 232, 65.

[137] Y. Wu, H. Lv, X. Wu, Chin. J. Struct. Chem. 2024, 43, 100375.

[138] D.-E. Lee, A. Ali, K. T. Kang, M. Danish, W.-K. Jo, Mater. Sci. Eng. R. Rep. 2024, 161, 100858.

[139] L. Stegbauer, S. Zech, G. Savasci, T. Banerjee, F. Podjaski, K. Schwinghammer, C. Ochsenfeld, B. V. Lotsch, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1703278.

[140] J. Ming, A. Liu, J. Zhao, P. Zhang, H. Huang, H. Lin, Z. Xu, X. Zhang, X. Wang, J. Hofkens, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18290.

[141] K. Gottschling, G. k. Savasci, H. Vignolo-González, S. Schmidt, P. Mauker, T. Banerjee, P. Rovó, C. Ochsenfeld, B. V. Lotsch, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 12146.

[142] H. Wang, C. Qian, J. Liu, Y. Zeng, D. Wang, W. Zhou, L. Gu, H. Wu, G. Liu, Y. Zhao, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 4862.

[143] R. Chen, Y. Wang, Y. Ma, A. Mal, X. Y. Gao, L. Gao, L. Qiao, X. B. Li, L. Z. Wu, C. Wang, Nat. Commun. 2021, 12, 1354.

[144] J. Yang, S. Ghosh, J. Roeser, A. Acharjya, C. Penschke, Y. Tsutsui, J. Rabeah, T. Wang, S. Y. Djoko Tameu, M.-Y. Ye, Nat. Commun. 2022, 13, 6317.

[145] Y. Yang, X. Chu, H.-Y. Zhang, R. Zhang, Y.-H. Liu, F.-M. Zhang, M. Lu, Z.-D. Yang, Y.-Q. Lan, Nat. Commun. 2023, 14, 593.

[146] S. Ma, T. Deng, Z. Li, Z. Zhang, J. Jia, Q. Li, G. Wu, H. Xia, S. W. Yang, X. Liu, Angew. Chem. 2022, 134, e202208919.

[147] E. Jin, Z. Lan, Q. Jiang, K. Geng, G. Li, X. Wang, D. Jiang, Chem 2019, 5, 1632.

[148] Y. Li, L. Yang, H. He, L. Sun, H. Wang, X. Fang, Y. Zhao, D. Zheng, Y. Qi, Z. Li, W. Deng, Nat. Commun. 2022, 13, 1355.

[149] S. Li, M.-F. Wu, T. Guo, L.-L. Zheng, D. Wang, Y. Mu, Q.-J. Xing, J.-P. Zou, Appl. Catal. B 2020, 272, 118989.

[150] Z. Mi, T. Zhou, W. Weng, J. Unruangsri, K. Hu, W. Yang, C. Wang, K. A. I. Zhang, J. Guo, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2021, 60, 9642.

[151] H. Zhang, Z. Lin, J. Guo, RSC Adv. 2022, 12, 14932.

[152] X. Guan, Y. Qian, X. Zhang, H. L. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2023, 62, e202306135.

[153] Z. Xie, P. Yang, X. B. Zhang, P. Ke, X. Xin, Yuan, Chin. J. Chem. Catal. 2023, 47, 171.

[154] M. Xu, S. Yu, W. Li, C. Li, Y. Peng, F. Yu, Polym. Chem. 2023, 14, 5133.

[155] R. Shen, X. Li, C. Qin, P. Zhang, X. Li, Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203695.

[156] X. Zhang, X. Wu, R. Chen, Q. H. Xu, J. Colloid Interface Sci. 2024, 665, 100.

[157] X. Deng, N. Gao, L. Bai, Small 2024, 20, 2311927.

[158] X. Han, X. Ge, W.-W. He, W. Shen, T. Zhou, J.-S. Wang, R.-L. Zhong, A. M. Al-Enizi, A. Nafady, S. Ma, Nano Res. 2024, 17, 4908.

[159] C. Yang, Z. Zhang, J. Li, Y. Hou, Q. Zhang, Z. Li, H. Yue, X. Liu, Green Chem. 2024, 26, 2605.

[160] M. Wang, H. Lv, B. Dong, W. He, D. Yuan, X. Wang, R. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2024, 63, e202401969.

[161] S. Li, L. Li, Y. Li, L. Dai, C. Liu, Y. Liu, J. Li, J. Lv, P. Li, B. Wang, ACS Catal. 2020, 10, 8717.

[162] D. Chen, W. Chen, G. Zhang, S. Li, W. Chen, G. Xing, L. Chen, ACS Catal. 2021, 12, 616.

[163] Z. Li, Y. Zhi, P. Shao, H. Xia, G. Li, X. Feng, X. Chen, Z. Shi, X. Liu, Appl. Catal. Environ. 2019, 245, 334.

[164] Z. Tian, J. Han, F. Wu, X. Chen, D. Hu, F. Yu, K. Qi, W. Wang, ChemistrySelect 2024, 9, e202401545.

[165] H. Li, Q. Shen, Z. Sun, W. Wang, J. Xue, J. Yu, ACS Catal. 2025, 15, 9717.

[166] H. Yin, Z. Liu, X. Yan, N. Jiang, Z. Zhang, S. Hao, Y. Song, Z. Li, L. Bai, L. Jing, Appl. Catal. Environ. 2025, 372, 125289.

[167] W. Li, Y. Wang, L. Li, X. Huang, M. Liu, B. Gui, X. Lang, C. Wang, Chin. J. Struct. Chem. 2024, 43, 100299.

[168] Y. Zhi, Z. Li, X. Feng, H. Xia, Y. Zhang, Z. Shi, Y. Mu, X. Liu, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 22933.

[169] P. F. Wei, M. Z. Qi, Z. P. Wang, S. Y. Ding, W. Yu, Q. Liu, L. K. Wang, H. Z. Wang, W. K. An, W. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4623.

[170] G. Lu, X. Huang, Z. Wu, Y. Li, L. Xing, H. Gao, W. Dong, G. Wang, Appl. Surf. Sci. 2019, 493, 551.

[171] H. Zhao, F. Zhang, X. Dong, X. Lang, J. Mater. Chem. A 2023, 11, 18115.

[172] F. Huang, Y. Wang, X. Dong, X. Lang, J. Mater. Chem. A 2024, 12, 7036.

[173] L. Zou, R. Sa, H. Zhong, H. Lv, X. Wang, R. Wang, ACS Catal. 2022, 12, 3550.

[174] X. Wang, S. Wang, K. Qi, S.-Y. Liu, ACS Appl. Nano Mater. 2025, 8, 8010.

[175] J. Song, Y. Yang, N. Cui, S. Sadiq, I. Khan, S.-Y. Liu, K. Qi, J. Water Process Eng. 2024, 68, 106516.

[176] S. Dong, J. Dai, Y. Yang, A. Zada, K. Qi, Molecules 2024, 29, 4561.

[177] Y. Yao, Y. Hu, H. Hu, L. Chen, M. Yu, M. Gao, S. Wang, J. Colloid Interface Sci. 2019, 554, 376.

[178] S.-W. Lv, J.-M. Liu, C.-Y. Li, N. Zhao, Z. H. Wang, S. Wang, Chemosphere 2020, 243, 125378.

[179] K. K. Khaing, D. Yin, Y. Ouyang, S. Xiao, B. Liu, L. Deng, L. Li, X. Guo, J. Wang, J. Liu, Y. Zhang, Inorg. Chem. 2020, 59, 6942.

[180] X. Wang, S. Dong, K. Qi, V. Popkov, X. Xiang, Acta Phys. Chim. Sin. 2024, 40, 2408005.

[181] S. R. Lingampalli, M. M. Ayyub, C. N. R. Rao, ACS Omega 2017, 2, 2740.

[182] N. Zahir, V. Rajangam, S. S. Kalanur, S. I. Nikitenko, B. G. Pollet, Energy Environ. Sci. 2025, 8, e70014.

[183] X. Deng, J. Zhang, K. Qi, G. Liang, F. Xu, J. Yu, Nat. Commun. 2024, 15, 4807.

[184] S. Yang, W. Hu, X. Zhang, P. He, B. Pattengale, C. Liu, M. Cendejas, I. Hermans, X. Zhang, J. Zhang, J. Huang, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 14614.

[185] M. Lu, J. Liu, Q. Li, M. Zhang, M. Liu, J. L. Wang, D. Q. Yuan, Y. Q. Lan, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 12392.

[186] W. Liu, X. Li, C. Wang, H. Pan, W. Liu, K. Wang, Q. Zeng, R. Wang, J. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 17431.

[187] P. Sarkar, S. Riyajuddin, A. Das, A. Hazra Chowdhury, K. Ghosh, S. M. Islam, Mol. Catal. 2020, 484, 110730.

[188] Z. Liu, Y. Huang, S. Chang, X. Zhu, Y. Fu, R. Ma, X. Lu, F. Zhang, W. Zhu, M. Fan, Sustain. Energy Fuels 2021, 5, 2871.

[189] Z. Fu, X. Wang, A. M. Gardner, X. Wang, S. Y. Chong, G. Neri, A. J. Cowan, L. Liu, X. Li, A. Vogel, R. Clowes, M. Bilton, L. Chen, R. S. Sprick, A. I. Cooper, Chem. Sci. 2020, 11, 543.

[190] Y. Gao, Z. Tan, R. Yang, G. Huang, J. Bi, Appl. Surf. Sci. 2022, 605, 154605.

[191] M. Zhou, Z. Wang, A. Mei, Z. Yang, W. Chen, S. Ou, S. Wang, K. Chen, P. Reiss, K. Qi, J. Ma, Y. Liu, Nat. Commun. 2023, 14, 2473.

[192] L.-J. Gong, L.-Y. Liu, S.-S. Zhao, S.-L. Yang, D.-H. Si, Q.-J. Wu, Q. Wu, Y.-B. Huang, R. Cao, Chem. Eng. J. 2023, 458, 141360.

[193] G. Huang, G. Lin, Q. Niu, J. Bi, L. Wu, J. Mater. Sci. Technol. 2022, 116, 41.

[194] J. Wang, W. Zhu, F. Meng, G. Bai, Q. Zhang, X. Lan, ACS Catal. 2023, 13, 4316.

[195] Y. Zhang, L. Zang, S. Zhao, W. Cheng, L. Zhang, L. Sun, J. Colloid Interface Sci. 2024, DOI: doi.org/

[196] S. Chang, Y. Feng, Y. Zhao, Y. Fu, H. Jia, Y. Gao, F. Zhang, R. Ma, X. Lu, M. Fan, W. Zhu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 13839.

[197] L. J. Wang, R. L. Wang, X. Zhang, J. L. Mu, Z. Y. Zhou, Z. M. Su, Chem. Sus. Chem. 2020, 13, 2973.

[198] Z. Zhou, T. Ma, H. Zhang, S. Chheda, H. Li, K. Wang, S. Ehrling, R. Giovine, C. Li, A. H. Alawadhi, Nature 2024, 635, 96.

[199] P. Wang, Y. Peng, C. Zhu, R. Yao, H. Song, L. Kun, W. Yang, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 19047.

[200] H. Luo, J. Yan, Y. Shan, J. Zhou, J. Yu, B. Boury, H. Wu, H. Xiao, L. Huang, Z. Yuan, L. Chen, J. Environ. Chem. Eng. 2022, 10, 107713.

[201] C. Wang, S. Shi, F. Duan, S. Lu, H. Zhu, M. Du, X. Chen, M. Chen, J. Mater. Chem. A 2022, 10, 16524.

[202] L. Shi, Y. Yin, S. Wang, H. Sun, ACS Catal. 2020, 10, 6870.

[203] Y. Zhao, R. Shi, X. Bian, C. Zhou, Y. Zhao, S. Zhang, F. Wu, G. I. N. Waterhouse, L. Z. Wu, C. H. Tung, T. Zhang, Adv. Sci. 2019, 6, 1802109.

[204] C. Wang, Y.-N. Zhao, C.-Y. Zhu, M. Zhang, Y. Geng, Y.-G. Li, Z.-M. Su, J. Mater. Chem. A 2020, 8, 23599.

[205] Y. Ma, L. Shang, J. Li, Y. Wu, G. Che, C. Liu, Q. Fang, Chem. Eng. J. 2024, 484, 149347.

[206] P. Sarkar, I. H. Chowdhury, A. Chakraborty, M. Goswami, M. K. Naskar, A. Khan, S. M. Islam, Ind. Eng. Chem. Res. 2024, 63, 5591.

[207] L. Chen, L. Wang, Y. Wan, Y. Zhang, Z. Qi, X. Wu, H. Xu, Adv. Mater. 2020, 32, 1904433.

[208] C. Wu, Z. Teng, C. Yang, F. Chen, H. B. Yang, L. Wang, H. Xu, B. Liu, G. Zheng, Q. Han, Adv. Mater. 2022, 34, 2110266.

[209] Z. Gong, Y. Gao, J. Li, Z. Cai, N. Liu, J. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 137, e202423205.

[210] S. Chen, T. Sun, M. Zheng, Z. Xie, Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2004680.

[211] J. Liang, W. Li, J. Chen, X. Huang, Y. Liu, X. Zhang, W. Shu, B. Lei, H. Zhang, J. Mater. Chem. A 2022, 10, 23384.

[212] T. Liu, X. Hu, Y. Wang, L. Meng, Y. Zhou, J. Zhang, M. Chen, X. Zhang, J. Photochem. Photobiol. B Biol. 2017, 175, 156.

[213] R. Li, G. Xing, H. Li, S. Li, L. Chen, Chin. Chem. Lett. 2023, 34, 107454.

[214] Z. Gu, Z. Shan, Y. Wang, J. Wang, T. Liu, X. Li, Z. Yu, J. Su, G. Zhang, Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 108356.

[215] M. Wang, M. Wang, H. H. Lin, M. Ballabio, H. Zhong, M. Bonn, S. Zhou, T. Heine, E. Canovas, R. Dong, X. Feng, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 21622.

[216] S. Li, Y. Liu, L. Li, C. Liu, J. Li, S. Ashraf, P. Li, B. Wang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 22910.

[217] D. Cao, J. Lan, W. Wang, B. Smit, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2009, 48, 4730.

[218] J. Lan, D. Cao, W. Wang, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3108.

[219] Y. He, G. Pan, L. Li, S. Zhong, L. Li, Z. Liu, Y. Yu, Cat. Sci. Technol. 2022, 12, 3240.

[220] T. Hosokawa, M. Tsuji, K. Tsuchida, K. Iwase, T. Harada, S. Nakanishi, K. Kamiya, J. Mater. Chem. A 2021, 9, 11073.

[221] H. Shanavaz, K. Y. Kumar, M. Prashanth, G. Jhaa, L. Parashuram, F. Alharethy, M. Raghu, B.-H. Jeon, Micropor. Mesopor. Mater. 2024, 364, 112876.

[222] M. Chen, Q. Li, X. Xu, D. Liu, Z. Ma, Y. Li, Y. Zhang, D. Li, Q. Chen, R. Sa, Chem. Eng. J. 2024, 494, 153133.

[223] L. Chen, K. Furukawa, J. Gao, A. Nagai, T. Nakamura, Y. Dong, D. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9806.

[224] H. C. Ma, C. C. Zhao, G. J. Chen, Y. B. Dong, Nat. Commun. 2019, 10, 3368.

[225] Y. Xiang, W. Dong, P. Wang, S. Wang, X. Ding, F. Ichihara, Z. Wang, Y. Wada, S. Jin, Y. Weng, H. Chen, J. Ye, Appl. Catal. B 2020, 274, 119096.

[226] W. Dong, Z. Qin, K. Wang, Y. Xiao, X. Liu, S. Ren, L. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202216073.

[227] J. Kou, J. Fang, J. Li, H. Zhao, M. Gao, G. Zeng, W. David Wang, F. Zhang, J. Ma, Z. Dong, Chem. Eng. J. 2023, 463, 142255.

[228] L. Zhang, X. Lu, J. Sun, C. Wang, P. Dong, J. Mater. Chem. A 2024, 12, 5392.

[229] F. Ma, Q. Tang, S. Xi, G. Li, T. Chen, X. Ling, Y. Lyu, Y. Liu, X. Zhao, Y. Zhou, Chin. J. Catal. 2023, 48, 137.

[230] W. Huang, Y. Hu, Z. Qin, Y. Ji, X. Zhao, Y. Wu, Q. He, Y. Li, C. Zhang, J. Lu, Y. Li, Natl. Sci. Rev. 2023, 10, nwac171.

[231] K. H. Do, D. P. Kumar, A. P. Rangappa, J. Lee, S. Yun, T. K. Kim, J. Mater. Chem. A 2023, 11, 8392.

[232] V. S. D. Devulapalli, R. Kushwaha, E. Ovalle, H. D. Singh, P. Shekhar, D. Chakraborty, C. P. Vinod, R. Vaidhyanathan, E. Borguet, ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 4744.

[233] P. Sarkar, A. Hazra Chowdhury, S. Biswas, A. Khan, S. M. Islam, Mater. Today Chem. 2021, 21, 100509.

[234] Q. Wu, M. J. Mao, Q. J. Wu, J. Liang, Y. B. Huang, R. Cao, Small 2021, 17, e2004933.

[235] H. Ding, R. Shen, K. Huang, C. Huang, G. Liang, P. Zhang, X. Li, Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2400065.

[236] M. Xu, Z. Li, R. Shen, X. Zhang, Z. Zhang, P. Zhang, X. Li, Chin. J. Catal. 2025, 70, 431.

[237] N. Xu, Y. Liu, W. Yang, J. Tang, B. Cai, Q. Li, J. Sun, K. Wang, B. Xu, Q. Zhang, Y. Fan, ACS Appl. Energy Mater. 2020, 3, 11939.

[238] Y. Yang, W. Zhao, H. Niu, Y. Cai, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 42035.

[239] L. Sun, L. Li, J. Yang, J. Fan, Q. Xu, Chin. J. Catal. 2022, 43, 350.

[240] L. Xu, F. Wang, X. Ge, R. Liu, M. Xu, J. Yang, Microporous Mesoporous Mater. 2019, 287, 65.

[241] C. Singh, R. K. Yadav, T. W. Kim, P. P. Upare, A. K. Gupta, A. P. Singh, B. C. Yadav, D. K. Dwivedi, Photochem. Photobiol. 2021, 97, 955.

[242] P. Dong, A. Zhang, T. Cheng, J. Pan, J. Song, L. Zhang, R. Guan, X. Xi, J. Zhang, Chin. J. Catal. 2022, 43, 2592.

[243] C. Wang, F. Zheng, L. Zhang, J. Yang, P. Dong, Appl. Surf. Sci. 2023, 640, 158383.

[244] H. Xue, Z. Bi, J. Cheng, S. Xiong, Y. Wang, Ind. Eng. Chem. Res. 2021, 60, 8687.

[245] H. Zhong, R. Sa, H. Lv, S. Yang, D. Yuan, X. Wang, R. Wang, Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2002654.

[246] R.-R. Liang, F.-Z. Cui, R.-H. A, Q.-Y. Qi, X. Zhao, CCS Chem. 2020, 2, 139.

[247] K. Meng, J. Zhang, B. Zhu, C. Jiang, H. García, J. Yu, Adv. Mater. 2025, DOI: doi.org/

[248] J. Zhang, C. Yuan, Y. Zhang, C. Sun, J. Yu, L. Zhang, J. Colloid Interface Sci. 2025, 692, 137544.

[249] Z. Jiang, J. Zhang, B. Cheng, Y. Zhang, J. Yu, L. Zhang, Small 2025, 21, 2409079.

[250] Y. He, P. Hu, J. Zhang, G. Liang, J. Yu, F. Xu, ACS Catal. 2024, 14, 1951.

RIGHTS & PERMISSIONS

2025 The Author(s). Energy & Environmental Materials published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Zhengzhou University.