暨南大学融媒体中心讯 近日，暨南大学化学与材料学院超分子配位化学研究所宁国宏/李丹教授团队在Cell姊妹刊Chem(IF：19.6）上发表了题为“Regulating the Topology and Pore Size of Covalent Metal-Organic Framework for Boosting Catalytic CO2Conversion”的重要研究成果（图1）。

图1.论文首页

全球化石燃料消耗的快速增长导致CO2排放显著增加，引发了一系列严峻的气候与环境问题。将CO2转化为高附加值化学品是应对上述挑战的有效途径之一。然而，CO2分子固有的热力学稳定性使其转化通常依赖贵金属催化剂和/或高能耗条件，且大多数研究在纯CO2气氛下进行，限制了实际应用。因此，开发能在低浓度CO2和温和条件下高效工作的非贵金属催化剂至关重要。

金属有机框架（MOFs）因其结构与化学性质可调、丰富开放金属位点以及孔道易于调节等特点，已成为CO2捕获与转化的重要异相催化平台。目前，提升MOF催化CO2转化性能的策略主要包括：引入多金属活性位点、缺陷工程、修饰功能性官能团（如卤素、碱性基团）以及封装活性客体（如金属纳米颗粒、离子液体等）。研究表明，具有小孔乃至超微孔的MOFs能够增强与CO2的相互作用，从而提高活性位点附近的局部CO2浓度，提升催化性能。但小孔也导致CO2和反应物扩散缓慢，反而降低催化效率。受异孔结构材料的启发，在MOF中同时构建可调的微孔和贯通的介孔，有望解决这一矛盾：微孔可富集活性位点并增强CO2吸附，而介孔则有利于反应物与产物的传质扩散。

图2.提高MOF催化CO2转化性能的策略

本研究提出了一种通过调控拓扑结构与孔径以增强MOF材料CO2捕获与转化性能的新策略。通过对吡唑配体进行修饰，成功将材料的拓扑结构从单一孔道的hcb拓扑转变为具有异孔的cpt网络。同时，通过调节二胺配体的长度，实现了对孔径的精细调控。与单孔材料相比，所制备的异孔共价金属有机框架（CMOF）展现出更优异的CO2吸附性能与更高的催化活性。值得注意的是，缩小孔径进一步增强了材料对CO2的作用，从而在多种CO2转化反应中显著提升了催化效率。在高湿度和模拟烟气条件下，该异孔CMOF仍能保持高催化活性。此外，本研究结合核磁共振波谱监测、同位素标记、巨正则蒙特卡洛模拟以及密度泛函理论计算，对反应机理进行了深入探究。该工作为异孔MOFs的分子尺度设计提供了范例，有望推动其发展成为高效CO2转化的多功能催化平台。

图3.调控共价金属有机框架拓扑与孔径以提升其CO2转化性能

本研究成果被发表在Chem上，暨南大学博士研究生陈旭、中国科学技术大学博士后李宇旸为共同第一作者，通讯作者为暨南大学宁国宏教授。该工作得到了中国科学技术大学江海龙老师、华南理工大学韩宇老师、中组部、国家自然科学基金、广东省自然科学基金和暨南大学的大力支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2026.103006

责编：常凯丽