催化剂载体（双氧水的稳定剂有哪些）

催化剂载体（双氧水的稳定剂有哪些）

架（Metal-Organic frameworks，MOFs）是由金属离子与有机配体自组装形成的结晶性材料，在分离、催化等领域受到关注。MOFs具有分子/原子层次可调的化学组成以及框架和孔道结构，被认为是理想的金属纳米催化剂载体。目前，制备金属纳米粒子/MOFs复合材料的方法是“瓶中造船法”（ship-in-a-bottle）和“船外造瓶法”（bottle-around-ship），在MOFs结构中引入金属纳米粒子前躯体后还原或在预先制备出的金属纳米粒子表面包覆MOFs的合成策略。这两种材料制备方法已取得进展，仍有较大的创新发展空间。

近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心研究员齐伟团队与东北大学教授付昱课题组合作，在制备金属纳米粒子/MOFs复合材料研究方面取得重要进展，提出了一种新颖的“瓶变为船”（ship-from-a-bottle）的合成方法。该方法省去了从外界向MOFs结构内引入金属纳米粒子或前躯体这一相对繁琐且可控性差的步骤，而是将MOFs的一部分“精准加工”为金属纳米粒子，即利用双金属MOFs中不同金属团簇的氧化还原能力差异，选择性地将活性金属团簇还原为金属纳米粒子并保持其他部分的结构稳定性，从而实现可控地制备多种不同类型的金属纳米粒子/MOFs复合材料。相关研究成果在线发表在Matter百思特网上。

图1.定点还原过程设计

DFT计算结果明确了不同MOFs团簇的还原电势（Ereduction）之间的差异，科研团队据此设计了多种具有不同结构/组成的双金属MOFs（核壳式、分散式等），以期得到不同结构类型的金属纳米粒子/MOFs复合材料。

图2.多种类型MOFs的位点选择性还原

研究采用“定点还原策略”，加工处理多种常见的双金属MOFs（ZIF-67@ZIF-8、Cu-HKUST-1@Zn-HKUST-1、Cu/Zr-UiO-66-NH2等），选择性地将双金属MOFs中活性金属团簇部分还原为金属纳米粒子，得到一系列金属纳米粒子/MOFs复合材料（蛋黄壳式、核壳式、反核壳式、散布式等）。在这一过程中，活性金属团簇如同“靶心”，而还原剂则像“手术刀”般特异性地作用在该“靶心”。合理设计双金属MOFs前躯体的结构，便可实现对金属纳米粒子在MOFs结构中空间分布的精准调节。

图3.Co-B@ZIF-8催化尺寸选择加氢反应

利用由ZIF-67@ZIF-8选择还原制得的蛋黄壳结构Co-B@ZIF-8材料，可以实现优异的分子尺寸选择性催化功能。利用Co-B纳米粒子的顺磁性，Co-B@ZIF-8复合催化剂可以实现便捷地磁性回收。基于ZIF-百思特网67与ZIF-8原子级晶格匹配的特点，选择不同的双金属ZIF前躯体，可以获得多种结构的Co-B/ZIF-8复合材料，这种新颖的金属纳米粒子/MOFs复合材料作为模型催化剂平台在剖析催化剂结构与功能的关系上展现出潜力。

研究工作得到国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金和沈阳材料科学国家研究中心的支持。

来源：金属所

论文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238521003088?dgcid=coaut百思特网hor