徐強/鄒如強Chem. Rev.:MOFs如何構建單位點催化劑?

2021-02-24 催化計

金屬有機框架(MOFs)是一類由金屬離子/簇和有機連接體構成的特殊多孔晶體材料。由於其結構多樣性、功能可調性和高表面積，不同類型的MOFs基單金屬位點(SMSs)得到了很好的開發，包括金屬連接點和金屬連接點上的配位不飽和金屬位點，以及固定在MOFs上的活性金屬物種。此外，可控的熱轉變可以使MOFs升級為使用活性單原子催化劑(SACs)功能化的納米材料。

有鑑於此，日本產業技術綜合研究所(AIST)-京都大學徐強教授與北京大學鄒如強等人綜述了近年來MOF基單金屬位點催化的研究進展，重點介紹了其在熱催化、電催化和光催化等方面的結構和應用。

 

本文要點

要點1. 研究人員集中介紹了MOFs和MOF衍生材料(碳)作為新型框架材料在固定活性單金屬位點催化方面的研究進展。首先介紹了各種合成方法，以實現對這類單金屬位點催化劑的合理構建，其中將利用強大的表徵技術，在分子/原子水平上仔細討論它們的結構特徵。

要點2. 研究人員還回顧了在不同的反應中，這些成熟的單金屬位點催化劑的各種不同的催化應用，通常包括熱催化、電催化和光催化，並強調了結構和性能之間的關係，為單金屬中心的運作提供了一種機制上的理解。

要點3. 最後，對這一新興的研究課題進行了總結和展望，並提出了一些觀點：由於缺乏可與MOF衍生SAC和其他碳/氧化物負載的單中心催化劑相媲美的有效電催化劑，因此應開發更多的導電MOF；此外，作為有效調節活性和選擇性的重要途徑，活性金屬位點周圍的微環境(如尺寸、形狀、手性、電子效應等) 尚未得到充分考慮。

Yong-Sheng Wei, et al. Metal–Organic Framework-Based Catalysts with Single Metal Sites. Chem. Rev. 2020.

DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00757.

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00757

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