金属有机框架化合物在非均相催化反应中的应用

金属有机框架化合物(metal-organic frameworks,MOFs)是近年来出现的一种新型无机材料,不仅具有非常高的表面积和孔隙率,而且材料的框架结构丰富、可控,可用于气体吸附、生物医学以及磁性材料等,应用前景广阔。特别是MOFs在非均相催化反应中的应用更是吸引了大批学者的注意,研究发展非常迅速,已取得了许多成果。本文首先介绍了MOFs作为催化剂所具有的独特优点,实际应用中可能存在的问题,以及相应的解决方案;其次基于MOFs的三个结构要素系统总结了目前MOFs在非均相催化反应中的探索和应用;最后讨论了MOFs在非均相催化研究中需要重视的问题,以期为MOFs在非均相催化反应中的应用研究提供参考。     

导电MOFs在能源转化中的应用

可再生能源供应方案包括析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)和二氧化碳还原反应(CO2RR)等多种反应,电催化剂对这些反应至关重要。到目前为止,已有一系列导电MOFs作为与能源相关电催化电极材料的报道。本文从提高MOFs导电能力和对产物的选择性、增强MOFs的化学稳定性及增加MOFs的反应活性位点等方面介绍了导电MOFs作为电催化剂的设计策略,重点综述了其在能源转化涉及的HER、OER、ORR以及CO2RR方面的应用,并从材料制备和应用需求角度出发, 对高性能导电MOFs材料在电催化领域所面临的挑战和前景进行了展望。     

手性金属有机框架材料(MOFs)的合成及应用

手性材料一直以来都是科学工作者研究的重点,尤其是在药物和生物体中的应用方面.手性金属有机框架材料(MOFs)具有迷人的拓补结构和潜在的应用价值,受到了人们的广泛关注.主要从它的合成和应用方面做了简要的介绍.     

卟啉金属有机骨架材料的合成及其在催化反应中的应用

金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料不仅具有非常高的孔隙率和表面积,而且其骨架结构可调控性强,容易实现功能化。功能性MOFs材料是近年发展起来的均相催化剂多相化的有效方法之一。均相催化剂金属卟啉具有很好的催化活性,卟啉构建功能性MOFs材料主要通过两种方式:一种是卟啉作为有机构筑模块制备MOFs材料,另一种是将金属卟啉封装到MOFs内部。卟啉MOFs材料因集合了MOFs的微观结构可调控性和仿酶催化剂金属卟啉的特殊催化活性而引起广泛关注。本文介绍了卟啉MOFs材料的设计合成策略及近年来卟啉MOFs材料在催化领域中的应用,并对其催化应用趋势作了展望,以期对卟啉MOFs材料的设计合成及其催化性能有比较全面的认识。     

金属有机框架催化甲烷直接转化研究进展

甲烷作为重要的气态化石能源,广泛存在于天然气中.利用非均相催化剂将甲烷转化为液体燃料是天然气全面经济开发的有效策略之一.目前催化剂普遍存在催化速率较慢、效率不高及催化剂难回收的问题.作为较新出现的晶态多孔材料,金属有机框架(MOFs)已被证明在各种功能化纳米材料的设计和合成中是有前途的非均相催化剂或载体/前体.本文系统...     

金属有机框架材料在催化领域的研究现状与展望（英文）

金属有机骨架材料(MOF)又称多孔配位聚合物(PCP),是一类由金属团簇和有机配体通过配位作用形成的新型晶态多孔材料.近30年, MOF材料在催化领域受到了广泛的关注和研究.MOF的多孔结构和高比表面积可以实现催化位点的空间分离并促进物质传输,从而提高催化活性.MOF可以像均相催化剂一样在原子精度进行灵活剪裁和调控,同时具有非均相催化剂易分离回收的优势.通过结合均相和非均相催化剂的优点, MOF表现出了诸多优于传统催化材料的独特性质.本文首先简要介绍了MOF基催化材料设计的基本原理和MOF应用于催化的独特性,其次对MOF在催化中面临的瓶颈和局限进行了论述,最后指出了MOF在未来催化领域中潜在的独特应用前景.MOF材料中金属节点、有机配体和孔空间都可以进行灵活功能化,从而赋予催化活性.金属节点上的不饱和配位点可作为路易斯酸催化中心.配体可以通过修饰不同功能基团从而赋予催化活性.此外,金属节点和有机配体还可以通过接枝外来催化位点进行功能化.更重要的是, MOF孔空间可以限域客体活性单元,极大扩展了活性位的来源.MOF还可以作为前驱体通过化学转化获得多孔碳、金属化合物及其复合材料.MOF的高...     

共价有机框架-杂多酸复合材料用于非均相催化烯烃环氧化

共价有机骨架是一种结晶性多孔材料,在非均相催化方面有着巨大的应用潜力.本文利用缺电子结构萘二酰亚胺(NDI)的衍生物作为单体,合成了一种新型功能性共价有机框架材料COF-FL-2. COF-FL-2具有较大的孔径和良好的吸附性能,骨架上的NDI结构能通过π-阴离子作用与杂多酸形成稳定的功能性复合材料.通过将磷钨酸(PTA)负载在COF-FL-2上,进一步制备了一种新型杂化杂多酸基复合物PTA@COF-FL-2.PTA@COF-FL-2对以过氧化叔丁醇（t-BuOOH）为氧化剂的烯烃环氧化反应表现出高的催化活性,可以在温和的条件下将环辛烯和1-辛烯环氧化成相应的环氧化物. PTA@COF-FL-2具有出色的稳定性,在反应条件下可长期使用,使用时无PTA浸出现象.此外, PTA@COF-FL-2回收非常方便,可以多次循环使用.     

手性有机分子催化剂在不对称催化中的应用

近三十年来,不对称催化研究获得了迅猛发展[1].按手性催化剂的种类分,一般可分为手性有机金属配合物催化以及路易斯酸、碱等手性有机分子催化.手性有机金属配合物催化剂在不对称还原、不对称氧化等官能团转化反应中的应用,已达到实用阶段;不使用金属的有机分子催化剂由于其对环境友好,也日益被重视,有机合成化学中十分重要的碳-碳键形成反应,如Aldol反应、Diels-Alder反应等,近年来发表了很多使用手性有机分子催化剂的成功的实例.早在1971年Wiechert[2]等人曾以脯氨酸为催化剂,用于分子内不对称醇醛缩合(Aldol)反应,1974年Hajos[3]等…     

含苯并噻二唑结构单元的金属有机骨架在可见光催化需氧氧化反应中的应用

设计合成了一个含有苯并噻二唑结构单元的对三联苯二羧酸配体H₂1,将其与二甲基修饰的对三联苯二羧酸配体H₂2以物质的量比1：1在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中混合后;在醋酸存在条件下,与ZrCl₄发生溶剂热反应而得到金属有机骨架UiO-68-S.X射线粉末衍射表明该金属有机骨架具有UiO-68类型的框架结构;77 K温度下,氮气吸附等温曲线表明其具有较高的孔隙和比表面.在空气气氛和蓝光LED的照射下,金属有机骨架UiO-68-S可作为硫醚选择性氧化以及芳香硼酸羟基化的非均相光催化剂.     

共价有机框架催化材料:二氧化碳转化与利用

多相催化二氧化碳(CO₂)高效转化为高附加值的精细有机化学品和化工燃料,具有非常重要的研究价值和工业应用潜力。共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks, COFs)由于其高比表面积、有序的孔道结构、高化学和热稳定性、可控的催化位点等特性,在CO₂吸附和转化方面都展现出突出的优势。通过合理的策略从分子水平对其孔道或表面进行改性引入功能性物种或催化活性位点,能够有效实现其对特定反应的选择性调控并提供物质传输的有利微环境,因此COFs材料近年来在CO₂催化转化领域中得到了迅速的发展,也具有良好的应用前景。本文针对近几年COFs材料在CO₂转化为重要化学品的研究领域进行了简要的综述,总结当前存在的问题,并对COFs催化材料今后在CO₂转化领域的发展进行了展望。     

超分子凝胶在催化有机反应中的应用

超分子凝胶是有机小分子通过分子间非共价作用形成的使溶剂固定的三维网络结构胶体。 综述关注了近年来超分子凝胶在催化有机反应中一个新的应用方向,依据凝胶剂结构特征和催化反应的类型对迄今报道的小分子凝胶催化剂进行了深入的总结与归类,揭示凝胶催化的独特性,并对其存在的问题和发展趋势进行了讨论。     

MOFs基材料在光催化CO2还原中的应用

系统总结了金属有机框架(MOFs)基材料在光催化还原CO₂中的最新研究进展, 其中包括MOFs直接作为光催化剂和作为复合光催化2个主要部分, 讨论了MOFs基光催化剂在催化还原CO₂方面展现出的独特优势, 并对MOFs基光催化剂的结构稳定性与CO₂转化效率等问题进行讨论与分析, 对未来发展趋势进行了展望.     

分子印迹聚合物人工酶在催化降解有机磷酸酯神经毒剂中的应用

有机磷酸酯毒剂是农业生产中被广泛使用的农药,也是战场上被违法滥用的化武毒剂,其自降解速率极慢,在环境中的积累会对人类及其他动物的生命安全构成严重威胁。分子印迹聚合物人工酶具有优良的物理化学稳定性,在有机磷酸酯毒剂催化清除上具有广阔的应用前景,是当前的研究热点。文章首先介绍分子印迹聚合物人工酶催化降解有机磷酸酯毒剂的基本原理,重点阐述了近年来分子印迹聚合物人工酶作为一种人工磷酸酯酶在组成、结构、材料形貌设计以及催化降解有机磷酸酯方面的研究进展。     

金属有机骨架材料在氨低温催化还原氮氧化物反应中的应用

氮氧化物(NO _x )是造成大气污染的主要污染物之一,工业窑炉和燃煤电厂等固定源以及以机动车为代表的移动源所排放的氮氧化物对生态环境造成了一系列的危害。为此控制并降低NO _x 排放是当前十分艰巨的任务。金属有机骨架材料(MOFs)这种新型的多孔聚合材料由于其多活性位点、高比表面积、结构可修饰、易于功能化而表现出突出的多相催化性能近年来在低温工业脱硝领域逐渐受到关注。本文总结了MOFs材料在氨低温催化还原氮氧化物反应中的应用进展,重点阐述了单金属和双金属的MOFs材料的应用以及MOFs衍生物催化剂的研究。最后对MOFs在低温脱硝领域中目前存在的问题并对其发展方向和前景进行了展望。     

提高金属有机骨架材料在二氧化碳热催化转化中的性能:策略及前景展望

近年来,大气中CO2的浓度不断增加,带来全球变暖等一系列严重后果,成为国际社会共同关注的环境问题.将CO2催化转化为高附加值化学品可有效降低其向大气中的排放,同时可实现其资源化利用,符合低碳社会的发展目标.目前,已有多种催化体系实现了CO2向不同化学品的转化.然而,由于CO2自身的热力学稳定性和动力学惰性,这些转化通常需要在苛刻的反应条件和较高能耗下进行.设计开发高效催化体系、实现温和条件下CO2的转化利用引起了工业界和学术界的广泛兴趣.金属有机骨架材料(MOFs)是一类由有机配体和金属中心通过配位键组装而成的有机-无机杂化材料,在很多方面展现出良好的应用性能.由于其结构的多样性、可设计性、高比表面积和多孔性等独特性质,MOFs在催化领域吸引了很多研究者的关注.其中,MOFs作为非均相催化剂在CO2热催化转化中表现出良好的应用前景,已实现多种CO2向高值化学品的转化路径.但这些催化体系也存在一些缺点,如有些MOFs材料在催化反应中稳定性差以及其微孔性对反应中的传质造成限制等.因此,设计稳定的MOFs和MOF-基材料并对其结构进行优化改性,从而在温和条件下实现高效的CO2转化具有重要意义.本文综述了提高MOFs在CO2热催化转化反应中性能的几种策略:(1)对MOFs结构中的配体进行设计,包括具有活性官能团的配体、活性配合物作为配体和引入混合配体设计多元MOF;(2)调节MOFs结构中的金属中心,设计混合金属中心和包含活性金属团簇的金属中心;(3)构筑多级孔MOFs;(4)设计MOF-基的复合材料,包括MOFs作为载体与金属纳米颗粒、活性配合物和聚合物构建复合材料;(5)利用MOFs作为前驱体制备MOF-基衍生物材料,重点阐述了如何增加MOFs作为非均相催化剂的催化活性位点以及在CO2转化反应中各位点之间的协同作用.此外,介绍了原位表征技术在MOF-基材料用于CO2固定和转化中的应用.最后,分析了MOF-基非均相催化材料在CO2热催化转化领域目前面临的问题和挑战,包括MOFs材料结构优化、催化机理研究和规模化制备等方面,并对未来的发展趋势进行了展望.     

金属有机骨架材料在二氧化碳加氢中的应用

大气中二氧化碳(CO_2)浓度的急剧增加引起了人们的关注,并提出了许多将CO_2转化为高价值化学品的策略。金属有机框架材料(MOFs)由于其独特的孔隙率、大的比表面积、丰富的孔结构、多活性中心、良好的稳定性和可回收性,可用于二氧化碳的捕获和催化转化。基于晶体多孔材料的金属有机骨架(MOF)设计和合成的各种功能纳米材料可以作为多相催化剂或载体/前体来应对这些挑战。在本文中,笔者将主要关注MOFs在催化二氧化碳加氢领域的最新研究进展,包括催化加氢制备一氧化碳、甲烷、甲酸、甲醇和烯烃,分析了基于MOFs的催化剂的合成方法和提高催化活性的原因。介绍了提高新型MOF材料的催化活性和探索新的CO_2转化可行的策略。讨论了MOF型催化剂在CO_2化学转化中的主要挑战和机遇,对本研究领域中进一步的发展进行了简要的展望。     

有机分子在基底上的自组装及其在仿生材料合成中的应用

基底对有机分子的自组装有着重要的影响作用，有机分子不同的自组装方式在仿生材料合成，生物膜等方面有重要用途，本文综述了有机分子在不同基底上的自组装方式及其在仿生材料合成中的应用，并对有机分子的自组装方式的发展趋势及广阔应用前景作了进一步的展望。     

金属配合物在有机太阳电池中的应用进展

有机太阳电池因具有质量轻、色彩丰富及可制备柔性大面积器件等优势而备受关注.开发高性能的活性层给、受体材料及界面层材料是提升有机太阳电池光电性能的关键.金属配合物兼具金属配位的自组装有序性和有机分子的结构多样性,且具有较高的三线态激子密度和较长的激子寿命,是一类重要的光电功能材料.随着对不同金属配合物光电性质的不断研究,越来越多的金属配合物光电材料被应用于有机太阳电池中,并获得了较高的器件光电性能.本文综述了基于铂、锌、铱、钌、锆等金属的配合物在有机太阳电池活性层、界面层及添加剂中的应用,并对其结构-性能关系进行了深入分析,最后对这类材料面临的挑战与机遇进行了展望,以便为高性能金属配合物材料的设计及其在有机太阳电池中的应用提供参考与启发.     

金属有机骨架材料在催化中的应用

金属有机骨架(MOFs)材料是一种相对新型的多孔材料,由于其结构的多样性、可设计性、可剪裁性以及超高的比表面积,近年来吸引了广泛的研究兴趣,并在很多领域展现了潜在的应用前景.特别是在催化方面的应用更受到了强烈的关注.本文的前两部分主要以催化活性位点的来源进行分类,包括配位不饱和金属中心、功能性有机配体、化学修饰接入功能位点以及嵌入在MOFs孔内的金属配合物或金属纳米颗粒等,总结了近几年来MOFs及其复合材料在多相催化方向取得的一些进展.同时在后面两部分也简要地介绍了MOFs在光催化及以MOFs为模板构筑的多孔纳米材料在催化(特别是电催化)方面的一些应用.最后,对MOFs在催化方面的应用前景做了展望.     

金属有机框架膜的制备及应用

金属有机框架化合物是一类新颖的纳米孔结晶材料,其由金属离子或簇以强的配位键形式连接多种多样的有机配体构成．金属有机框架化合物的均一孔径、高比表面积和吸附亲和力等独特的结构特点使其在组装成具有优异性能的膜方面具有很强的吸引力．金属有机框架膜在基础理论和实际应用方面显示了巨大的潜力．本文主要介绍近年来关于金属有机框架膜的制备及其在分离、化学传感、催化和电化学中的应用等研究,同时指出了目前需要克服的问题．