暨南大学融媒体中心讯近日，我院超分子配位化学研究所宁国宏/李丹教授团队在J. Am. Chem. Soc.上发表了题为 “Metal Variance in Multivariate Metal−Organic Frameworks for Boosting Catalytic Conversion of CO2” 的重要研究成果（图1）。
图1.论文截图
全球化石燃料消耗量的快速增长导致CO2排放量显著增加，造成了严重的气候和环境问题。将CO2作为C1源转化为高附加值化学品，包括淀粉、环碳酸酯、羧酸和恶唑烷酮等，是解决上述问题的有效途径之一。然而，因CO2的化学惰性，其催化转化通常需要在高温或高压等严苛条件下进行，并且大部分反应都在高浓度CO2下完成的，这也极大限制了CO2在工业上的应用。因此，迫切需要开发低浓度CO2高效绿色转化的催化体系。金属有机框架（MOFs）因金属活性位点和孔径易于调节的特性，使得其在CO2催化转化中表现出优异的应用前景，然而，MOF催化剂仍存在稳定性差和催化活性低等问题。利用多种有机连接子和金属离子构筑而成的MOF，即多变量MOF（MTV-MOF），可以实现对性能的有效调控，包括孔隙率、稳定性和催化活性。然而，通过改变MTV-MOF中非贵金属和贵金属的比例来调控二氧化碳催化转化性能，还鲜有报道。
图2.（a）MTV-MOFs的合成示意图，1X%-20.5-X%-30.5-JNM(X = 0, 10, 25, 50)；（b）MTV-MOFs的金属比例的微调。
本工作成功构建了四种基于Cu-CTC/Ag-CTC的2D MTV-MOFs（图2）。首先，通过在框架中引入10%的Ag-CTC构筑单元，即10.1-20.4-30.5-JNM，相较于其他三个MTV-MOFs表现出最佳的催化性能。其TOF值与20.5-30.5-JNM相比提高了20倍，并且可以重复使用至少8次循环而催化性能也不会下降。更为重要的是，即使在CO2浓度为10%的模拟烟气中，10.1-20.4-30.5-JNM仍表现出高的催化活性（图3）。我们的工作在分子水平上理性设计了具有协同效应的MTV-MOFs作为异相催化剂，进而实现了CO2的高效化学转化。
图3.10.1-20.4-30.5-JNM催化CO2与炔丙基胺的羧基环化反应的底物范围
本研究成果被发表在J. Am. Chem. Soc.上，博士研究生陈旭为论文第一作者，宁国宏教授和李丹教授为通讯作者，暨南大学为唯一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金研究工作得到了国家自然科学基金等和暨南大学等的大力资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c04556
责编：苏倩怡