基于金属-有机骨架前驱体的先进功能材料

由于金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)结构中含有碳源(有机配体)和金属源(金属或金属簇)物质,以MOFs为前驱体合成先进功能材料,如纳米多孔碳材料和金属氧化物纳米材料,是目前MOFs化学以及新功能材料研究领域一个新的热点。本文综述了近年来以MOFs为前驱体制备碳材料(纳米多孔碳材料、碳纳米点、碳纳米管等)、金属氧化物纳米材料(单金属氧化物Fe2O3、Zn O、Co3O4、Mg O、In2O3等;多金属氧化物纳米复合材料Gd2O3/Eu2O3、Fe2O3@Ti O2等)、金属氧化物/碳纳米复合材料(Fe3O4/C、Zn O/C等)等的合成方法,以及这些先进功能材料在超级电容器(supercapacitor)、氧还原反应(ORR)催化剂、氢气吸附、CO2捕获、光催化制氢催化剂等研究领域的应用,并对其今后的发展进行了展望。     

乙酸调控MIL-53(Fe)的形貌演变及其高效选择性氧化H2S性能

硫化氢(H2S)广泛存在于以煤、石油和天然气等为原料的化工生产过程中,不仅腐蚀管道和设备,而且还会对健康和环境造成危害.因此,高效脱除H2S已成为工业废气减排的重点.在各种方法中,H2S选择性氧化技术(H2S+(1/2)O2→(1/n)Sn+H2O)由于具有设备需求低、反应不受热力学平衡限制、理论转化率可达100%等优点展现出了巨大的应用前景.实现这一过程的关键在于发展高效稳定的催化剂.作为一类新兴的多孔材料,金属-有机骨架材料(MOFs)由于其独特的结构和性质吸引了广泛的研究兴趣.与传统的脱硫材料相比,MOFs的优势主要体现在:1)高度分散的金属原子可作为催化活性中心;2)超高比表面积和规则的孔结构有利于反应物与活性位点之间的接触;3)结构可调变性高,通过在合成过程中有目的地引入配体或调控剂可产生额外的活性位点,满足特定催化的需求.基于以上特点可知,MOFs是一类有潜力的催化剂,但目前将其应用于H2S选择性氧化领域的研究尚处于起步阶段.本文以典型的铁基MOFs MIL-53(Fe)为研究对象,在制备MIL-53(Fe)过程中添加乙酸(HAc)作为调控剂,通过控制HAc的量,得到一系列具有不同形貌的MIL-53(Fe)-xH样品,并将其应用于H2S选择性氧化反应.SEM结果表明,在MIL-53(Fe)的合成过程中引入乙酸可以显著影响样品的形貌和尺寸.活化前后样品的XRD结果表明,HAc具有与对苯二甲酸(H2BDC)相似羧基基团,二者均可与Fe–O团簇配位.此外,TG-DSC结果证实,随着HAc加入量的提高,与Fe^3+形成配位的HAc/H2BDC比值随之增加.FT-IR和Raman结果进一步证明HAc成功地配位到MIL-53(Fe)的框架中,并且参与配位的HAc可通过真空活化移除从而暴露出Fe^3+不饱和位点.H2S选择性氧化测试表明,MIL-53(Fe)-xH的脱硫活性随着HAc含量的提高先增加然后降低,其中MIL-53(Fe)-5H活性最优.此外,MIL-53(Fe)-5H催化剂在连续运行55 h后仍能保持100%H2S转化率和86%硫选择性,性能远优于传统的Fe2O3催化剂.吡啶原位红外光谱结果表明,HAc的引入可以产生额外的Lewis酸性位点(LAS),LAS含量的不同是造成催化剂活性差异的主要原因.     

Ag修饰的Fe_3O_4/TiO_2复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能

通过静电纺丝法制备了含有Fe3O4纳米粒子的TiO2纳米纤维,采用水热法对该纤维表面进行纳米Ag修饰,制备出具有较强磁性和较好光催化性能的复合纤维.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对样品的结构和形貌进行表征,并以罗丹明B(Rh B)水溶液降解为模型反应,考察样品在紫外光照射下的光催化性能.结果表明,所制备的TiO2为锐钛矿结构,Fe3O4纳米粒子均匀分布在TiO2纤维中,Ag纳米颗粒比较均匀地分散在磁性TiO2纤维表面.经过纳米Ag修饰后,材料的光吸收能力大为增强,吸收带红移并扩展到可见光区.在紫外光照射40 min后,合成样品对Rh B的降解率达到99.5%.此外,Fe3O4纳米粒子的存在使该材料具有较强的磁性,可通过外加磁场将其分离回收.     

纳米化Fe2O3粉体的制备与表征

采用分析纯FeCl3·6H2O和NH3·H2O为主要原料,以均匀沉淀法制备了Fe2O3纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)及差热分析(DTA)等手段研究了热处理温度、分散剂、反应pH值对Fe2O3相变、结构、形貌及纳米属性的影响.结果表明:纳米化增大了Fe2O3的表面能,γ-Fe2O3转变为α-Fe2O3的温度仅为238.2 ℃,比常规粉体降低了约312 ℃;由于量子尺寸效应和表面效应,使用分散剂后α-Fe2O3纳米粉体的分散性、均匀性得到改善,粒径下降,Fe-O键伸缩及弯曲振动IR吸收频率发生蓝移;尤其是硬脂酸钠分散后α-Fe2O3的Fe-O伸缩、弯曲振动吸收频率分别蓝移11.57、10.93 cm-1;获得了液相均匀沉淀法制备Fe(OH)3纳米粉体的最佳工艺条件.     

Fe含量对层状K-Fe-Ti金属氧化物光催化制氢性能的影响

以KNO3,Fe(NO3)3·9H2O,TiO2为原料,通过固相反应,制备出一种新型的光催化材料K-Fe-Ti层状金属氧化物,考察了这种催化剂的光催化制氢性能.发现Fe的含量并不是影响催化剂光催化制氢性能的主要因素,而催化剂的结构是影响光催化制氢效率的主要原因,不同牺牲剂对其光催化制氢性能也有较大的影响.     

MIL-101(Fe)及其复合物催化去除污染物：合成、性能及机理

MIL-101(Fe)是一种典型的铁基金属有机框架材料(Fe-MOFs),具有结构灵活、比表面积大、孔隙率大、孔径可调节等优点。近年来,MIL-101(Fe)及其复合物在水污染修复领域得到了广泛的研究,特别是在还原六价铬(Cr(Ⅵ))和高级氧化去除水中有机污染物方面展现出良好的应用前景。通过功能化修饰以及与特定功能材料复合等方法可进一步改善MIL-101(Fe)的水稳定性、增强其光吸收特性和促进载流子分离效率等。本文重点综述了MIL-101(Fe)及其复合物的制备策略及其作为异相催化材料实现光催化还原Cr(Ⅵ)和高级氧化(光催化、活化H₂O₂和活化过硫酸盐)去除水中有机污染物的研究进展,并对MIL-101(Fe)及其复合物今后的发展予以展望。     

MOFs光催化材料的设计和调控（英文）

环境污染和能源短缺是制约当今社会发展的重大问题.光催化技术可直接利用太阳能驱动一系列重要的化学反应,具有能耗低、反应条件温和、无二次污染等优点,是解决这一问题的有效途径.实现这个过程的关键在于寻找设计高效的光催化剂.目前,光催化材料主要由无机半导体组成,其结构的改造和修饰难度很大,难以根据实际需要来控制其大小、形状以及物理化学特性.而有机化合物具有优良的分子剪裁与修饰的功能,但它们却在坚固性与稳定性等方面具有明显的缺点.因此如果能发展既具有无机化合物的稳定性又具有有机化合物的可剪裁与修饰性的新型光催化材料,无疑将促进光催化的发展和应用.金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)正是这样一类结合了无机物的稳定性和有机物的可修饰性的杂化材料.MOFs是一类以金属阳离子为节点、有机配体为连接体的多孔配位聚合物的总称.这类材料不仅拥有超高的比表面积、丰富的拓扑结构,而且其结构兼具可剪裁性、可设计性、易调变等特点,在气体吸附储存、分离、传感等领域都有广泛的应用.在催化领域MOFs也显示出巨大的应用前景:(1)比表面积大,有利于对反应底物的吸附,促进催化反应的进行;(2)组成多样,结构具可剪裁性、可设计性、易调变等特点,通过对其金属单元或者配体进行改变修饰,可以实现对MOFs结构和性能的调变;(3)MOFs中金属-氧单元之间由有机配体隔开,相当于分立的半导体量子点,在反应中不易发生团聚.并且各个分立的金属-氧单元之间可能存在协同效应,有利于保持催化剂的稳定性和产生高的催化活性.因此,MOFs材料是一类非常有潜力的异相催化剂.光催化是一类典型的多相催化技术,与传统半导体光催化材料相比,MOFs由于具有可在分子水平进行灵活调控的优点,在光催化领域的应用更有优势.此外,MOFs结构上的确定性为研究催化剂的界面电荷迁移和光催化机理提供了便利条件,通过对其构-效关系的研究和光催化反应机理的探索反过来有助于我们从微观尺度上进一步认识光催化的本质.MOFs材料在光催化领域已经有了初步的研究.越来越多的MOFs材料被成功应用于光催化降解染料、选择性转化有机物、光解水制氢和CO2还原等反应.典型的有MOF-5、Ui O-66和MIL-125系列等.近年来,已有少量的文献综述了MOFs这类材料在光催化领域的研究.这些文献主要围绕MOFs在光催化过程中所起到的作用,比如作为催化剂、助催化剂或载体来展开;或者是从MOFs的光催化应用领域,比如污染物降解、产氢、二氧化碳还原、有机物转化来分类展开.本文围绕如何设计合成高效的MOFs光催化剂,综述了近年来国内外关于提高MOFs的光催化性能而开展的相关研究工作,包括理论研究MOFs的能级结构及化学性质、在MOFs配体上修饰官能团调变其能带结构、染料或者金属化合物光敏化MOFs提高其光吸收性能、负载金属/碳材料及半导体复合提高光生载流子的分离效率等.最后,本文对MOFs光催化剂的未来发展趋势进行了展望,强调开发新型的MOFs光催化剂,并加强对MOFs光催化机制的研究,有助于指导现有MOFs催化剂的改良和设计新型光催化剂.     

以MOFs为前驱体的多孔金属氧化物催化剂研究进展

多孔金属氧化物具有高比表面积、大孔径、特殊的形貌和结构特性,广泛应用于催化、锂离子电池、太阳能电池、气敏传感器等领域。金属有机骨架材料(MOFs)是一类具有周期性网络结构的新型多孔晶体材料,在气体存储、气体分离、催化等领域具有重要的应用价值。近年来,以MOFs为前驱体制备多孔碳和多孔金属氧化物成为MOFs应用领域一个新的研究热点。本文主要综述了以MOFs为前驱体制备的多孔金属氧化物和多孔金属氧化物/碳复合物在CO氧化、催化产氢、异丁烷脱氢、环已烯氧化、醇直接氧化为酯、醛氧化酰胺化反应、光催化降解有机物和氧还原反应等方面的应用。     

金属有机框架(MOFs)基光催化剂的设计及其在太阳能燃料生产和污染物降解领域的研究进展

金属有机骨架(MOFs)具有较高的比表面积,丰富的金属/有机物种,较大的孔体积以及结构和成分可调节的特性,因此在太阳能燃料生产和污染物的光降解领域具有广泛的应用.根据其结构特点,研究者们主要从有机配体和孔道结构两方面对MOFs进行调控:(1)对有机配体进行修饰,如将杂原子、羟基、卤素原子、金属离子、生物大分子等引入MOFs结构;(2)将无机纳米粒子引入MOFs孔道内,如将贵金属、金属氧化物、多金属氧酸盐等纳米粒子封装在MOFs的孔道内.这些策略可有效增强MOFs的导电性、稳定性等,并进一步提高MOFs基催化剂的光催化性能.本文首先概述了四种经典MOFs类型,即UiO,ZIF,MIL和PCN系列的结构特点和催化性能.其次,总结了在设计MOFs基光催化材料过程中,根据不同类型MOFs特点着重考虑的五方面因素,即稳定性、能带结构、吸附作用、选择性和电导性.再次,讨论了提高MOFs基光催化剂活性的策略,如助催化剂修饰、构建异质结、配体或金属中心修饰和缺陷工程.最后,总结了MOFs基光催化材料在催化还原CO₂、分解水制氢和降解有机污染物反应中的应用进展及影响其催化性能的主要因素.尽管MOFs基光催化材料研究已经取得了令人瞩目的进展,但对MOFs基光催化剂进行可控设计制备仍然存在挑战.如何实现纳米MOFs基光催化材料的制备与规模化生产、可调缺陷MOFs基光催化材料的精准设计、开发高稳定性的MOFs基光催化材料等仍需进一步探索.因此,未来需要从MOFs的纳米化合成、复合材料界面结构的精准调控、催化活性机制与稳定性关系等方面对MOFs基光催化材料进行深入的研究.     

模拟太阳光照射下MIL-100(Fe)/g-C3N4异质结光催化Cr(VI)还原和双氯芬酸钠降解

有毒重金属离子Cr(Ⅵ)广泛应用于制革、电镀、印刷、颜料和抛光等行业,因而成为地表水和地下水中常见的污染物.光催化还原Cr(Ⅵ)为Cr(Ⅲ)利用可持续能源太阳能,费用低且没有二次污染问题,已经受到广泛关注.g-C_3N_4是一种稳定性好且能吸收可见光的优异光催化材料,但也具有比表面积小及电子和空穴容易复合等缺点.为进一步提高g-C_3N_4的光催化效率,人们合成了各种新型复合材料,如g-C_3N_4/Bi2WO6,g-C_3N_4/SiW11和g-C_3N_4/Zn_3V_2O_7(OH)_2(H2O)_2等.本文通过非常简便的球磨-煅烧法制备了金属-有机骨架材料MIL-100(Fe)与类石墨结构氮化碳(g-C_3N_4)的异质结结构(MG-x,x_=5%,10%,20%和30%,代表MIL-100(Fe)占复合物的质量分数),并对复合材料进行了粉末X射线衍射(PXRD)、红外光谱(FTIR)、热重(TGA)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DR)和荧光光谱(PL)等表征.实验研究了MG-x在模拟太阳光照射下光催化还原Cr(Ⅵ)和降解双氯芬酸钠的性能,考察了空穴捕捉剂(乙醇、柠檬酸、草酸和双氯芬酸钠)和pH值(_2~–8)对光催化还原Cr(Ⅵ)效率的影响.实验结果表明,PXRD谱图显示复合物的衍射峰位置均与MIL-100(Fe)及g-C_3N_4的峰位置相吻合,球磨和煅烧后无新衍射峰产生.TEM图片证明复合物中g-C_3N_4附着在MIL-100(Fe)表面.光照80 min后,MG-x复合物的还原效率均大于92%,高于MIL-100(Fe)(75.6%)和g-C_3N_4(79.8%)的还原效率.其中,MG-20%的光催化活性最高,还原效率达到97.0%,且还原Cr(Ⅵ)的速率分别是MIL-100(Fe)的3.08倍和g-C_3N_4的2.31倍.随着MIL-100(Fe)含量的增加,复合物的光催化活性先增后减.这是因为MIL-100(Fe)含量的增加不仅有利于电荷的转移,也有利于可见光的利用,然而过多的MIL-100(Fe)可能会影响异质结的质量,不利于电荷的转移.随着溶液pH值从2提高到8,还原效率从98%降低到9%.这是因为在酸性条件下H+浓度高有利于Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),而当pH6时,Cr3+与OH–形成Cr(OH)_3沉淀附着在催化剂表面,影响对光的吸收,降低了光催化效率.当反应体系中加入乙醇、柠檬酸和草酸时,光催化速率提高,而加入双氯芬酸钠后光催化速率未见提高,这是由于小分子链烃有机物容易捕捉光生空穴,而双氯芬酸钠不能有效捕捉MG-20%产生的光生空穴.电化学测试证明g-C_3N_4的光生电子可转移到MIL-100(Fe)的导带,复合物提高了光生电子和光生空穴的分离效率,从而提高了光催化还原Cr(Ⅵ)的活性.同时,在加入H2O2的条件下,MG-20%在50 min内光催化降解双氯芬酸钠的效率达到100%.MG-20%循环使用5次后,光催化效率没有明显降低,光催化剂的XRD谱没有发生明显变化,证明其具有很好的稳定性.综上,本研究提供了一种具有应用前景的高效MOF/g-C_3N_4复合物光催化剂.     

Magnetically recoverable Cu2O/Fe3O4 composite photocatalysts：Fabrication and photocatalytic activity

A magnetically separable Cu2O/Fe3O4 magnetic composite photocatalyst was synthesized in large quantities by a fast and simple route. The as-prepared photocatalysts were characterized by scanning electron microscopy （SEM）, transmission electron microscopy （TEM）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） and X-ray diffraction （XRD）. Furthermore, the Cu2O/Fe3O4 composite photocatalysts were tested using methyl orange （MO） degradation reaction under visible light irradiation （100 mW/cm2） and demonstrated to have a high photocatalytic efficiency toward the decomposition of MO under visible light irradiation with good recyclability.     

四氧化三铁包覆磷酸银复合光催化剂的可见光催化性能

利用沉淀法制备了四氧化三铁包覆的磷酸银高效可见光催化剂;采用X射线粉末衍射仪、固体紫外可见漫反射光谱仪及荧光光谱仪分析了催化剂的晶体结构和光学性质.与此同时,以光催化降解亚甲基蓝(MB)为探针反应,对催化剂的可见光催化性能进行了考察.结果表明,Fe3O4负载量为2%(质量分数)的复合催化剂对MB的降解率在60min时几乎达到100%;但随着Fe3O4负载量的增加,催化剂的光催化活性有所下降.     

Improved Photocatalytic Activity and Stability of Nano‐sized Ag/Ag2CO3 Plasmonic Photocatalyst by Surface Modification of Fe(III) Nanocluster

The surface modification of Ag/Ag₂CO₃ with Fe(III) ions has been achieved through simply photoreduction‐impregnation method. The obtained products were characterized by means of X‐ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV‐vis absorption spectroscopy. Under visible‐light irradiation (γ>420 nm), the Fe(III)/Ag/Ag₂CO₃ sample displays a higher photocatalytic activity and stability than pure Ag₂CO₃ and Ag/Ag₂CO₃ samples for the degradation of methyl orange (MO). The improved photocatalytic activity and stability of this ternary system could be ascribed to the synergetic effect between Ag nanoparticles and Fe(III) nanocluster. The metallic Ag nanoparticles cause an obviously enhanced visible‐light absorption to produce more photogenerated charges, while the Fe(III) works as an active site for the following oxygen reduction to reduce the recombination rate of photogenerated electrons and holes.     

Fe2O3-TiO2磁性复合材料的制备及可见光催化性能

以FeCl₃和Ti(C₄H₉O)₄为前驱体, 通过复合溶胶法制备了Fe₂O₃-TiO₂磁性复合光催化剂, 并用 XPS, XRD, SEM, EDS及BET进行了表征. 对亚甲基蓝的降解实验证明, Fe₂O₃的引入将复合材料的光响应范围扩展至可见光区, 且掺杂的Fe₂O₃摩尔分数为1.0%时, 样品可见光催化性能最高. 磁强计的测试结果显示, 复合光催化剂具有一定的磁性, 可在反应结束后利用磁场从体系分离, 使催化剂得到回收再利用.     

金属氧化物(Fe2O3, CuO,NiO)改性对TiO2纳米管阵列光电催化活性的增强效应

采用阳极氧化法和阴极电沉积法制备了Fe2O3,CuO和NiO纳米粒子改性的高度有序的TiO2纳米管(TiO2-NT)阵列.运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱等手段对Fe2O3/TiO2-NT、CuO/TiO2-NT和NiO/TiO2-NT复合电极进行表征.以苯酚为模拟污染物,考察复合电极的光电性能.结果表明,金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)纳米粒子成功沉积在TiO2-NTs的管口、内壁和管底.金属氧化物改性复合电极的光电催化活性比未改性的TiO2-NTs提高了2倍以上.Fe2O3/TiO2-NTs在可见光区显示出最高的吸收强度.以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极处理苯酚废水,光照120min后苯酚去除率达到96%,而未改性的TiO2-NTs的苯酚去除率只有41%.此外,Fe2O3/TiO2-NTs在生成低毒中间产物方面表现出良好的性能.较高的复合电极光电催化活性主要是由于TiO2纳米管和过渡金属氧化物纳米粒子间构筑的高界面面积异质纳米结构,有效地促进了电子转移,抑制了光生电子-空穴对的复合.     

Fe_3O_4/CdTe/聚氨酯纳米复合物的制备及其性能研究

由共沉淀法和Stober法制备了伯胺基功能化SiO2稳定的Fe3O4磁性纳米粒子Fe3O4@SiO2-NH2;Fe3O4@SiO2-NH2与二异氰酸酯及咪唑阳离子二醇、聚乙二醇的反应使其表面形成阳离子型聚氨酯稳定层;通过阳离子型聚氨酯与CdTe量子点表面修饰的巯基乙酸间的电荷相互作用,制备得到了Fe3O4/CdTe/聚氨酯纳米复合物.用X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、磁强计(VSM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光发射光谱(PL)表征了该纳米复合物的结构与性能.结果表明,CdTe量子点均匀地分散在Fe3O4@SiO2磁性纳米粒子周围,所得纳米复合物在溶剂中分散均匀,不团聚,且具有超顺磁性,并保持了CdTe量子点的荧光性能.     

链霉亲和素-异硫氰酸荧光素偶联核壳型Fe_3O_4/Au纳米晶的合成及性质

采用改进的Polyol合成法,以PEO-PPO-PEO为表面活性剂制备了链霉亲和素-异硫氰酸荧光素偶联的Fe3O4/Au纳米粒子;利用透射电镜和X射线衍射仪分析证实了Fe3O4/Au的核壳型纳米结构,确定了其粒径和分布;采用紫外-可见吸收光谱仪和荧光光谱仪测定了所制备的纳米粒子的光学活性和荧光特性,并采用振动样品磁强计(VSM)测量了其磁化率.结果表明,所制备的Fe3O4/Au纳米粒子具有光学活性和荧光特性,以及优异的磁性.     

Synthesis of N-TiO2@NH2-MIL-88(Fe) Core-shell Structure for Efficient Fenton Effect Assisted Methylene Blue Degradation Under Visible Light

Core-shell TiO₂-based photocatalysts with specific composition, morphology, and functionality have attracted considerable attention for their excellent degradation properties on organic pollutants via a photocatalytic oxidation process. Herein, a N-TiO₂@NH₂-MIL-88(Fe) core-shell structure was prepared by coating NH₂-MIL-88(Fe) on nitrogen-doped TiO₂(N-TiO₂) nanoparticles. Introduction of heteroatom nitrogen to pure TiO₂ expands the spectral response range, leading to enhanced quantum efficiency of photocatalyst. Furthermore, loading NH₂-MIL-88(Fe) on N-TiO₂ improved the adsorption ability of the nanocomposites due to the porous tunnels of NH₂-MIL-88(Fe). The resulted core-shell N-TiO₂@NH₂-MIL-88(Fe) nanocomposites realized the transfer of photo excited electrons from N-TiO₂ to NH₂-MIL-88(Fe) rapidly, partially reduced Fe³⁺ to Fe²⁺ in NH₂-MIL-88(Fe), and further enhanced the Fenton effect on efficiently degrading methylene blue dye(MB) under visible light(λ ≥ 420 nm) with the assistance of H₂O₂.     

An efficient Ag/MIL-100(Fe) catalyst for photothermal conversion of CO2 at ambient temperature

The conversion of CO₂ under mild condition is of great importance because these reactions involving CO₂ can not only produce value-added chemicals from abundant and inexpensive CO₂ feedstock but also close the carbon cycle. However, the chemical inertness of CO₂ requires the development of high-performance catalysts. Herein, Ag nanoparticles/MIL-100(Fe) composites were synthesized by simple impregnation-reduction method and employed as catalysts for the photothermal carboxylation of terminal alkynes with CO₂. MIL-100(Fe) could stabilize Ag nanoparticles and prevent them from aggregation during catalytic process. Taking the advantages of photothermal effects and catalytic activities of both Ag nanoparticles and MIL-100(Fe), various aromatic alkynes could be converted to corresponding carboxylic acid products (86%–92% yields) with 1 atm CO₂ at room temperature under visible light irradiation when using Ag nanoparticles/MIL-100(Fe) as photothermal catalysts. The catalysts also showed good recyclability with almost no loss of catalytic activity for three consecutive runs. More importantly, the catalytic performance of Ag nanoparticles/MIL-100(Fe) under visible light irradiation at room temperature was comparable to that upon heating, showing that the light source could replace conventional heating method to drive the reaction. This work provided a promising strategy of utilizing solar energy for achieving efficient CO₂ conversion to value-added chemicals under mild condition.     

纳米Al2O3颗粒对纯Fe液诱导凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)方法模拟了不同半径大小的纳米Al2O3颗粒夹杂在三个温度下(1750、1730和1710K)对纯Fe液的诱导凝固过程,并分析了作为诱导核心的纳米Al2O3颗粒的结构演变及其对Fe原子体系的凝固过程的影响.发现在诱导过程中,纳米Al2O3颗粒的内部保持较好的晶型结构,仅表面原子有结构变形;诱导凝固的Fe原子主要为面心立方(fcc)和密排六方(hcp)原子;纳米Al2O3颗粒的尺寸越大,发生诱导凝固的温度越高;诱导凝固得到的Fe晶体的晶格取向受纳米Al2O3颗粒在Fe液中的漂移程度影响.