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一种具有可及金属位点的高性能锌有机框架催化剂

发布时间:2024-04-12     作者:德尔塔生物   分享到:

【产品介绍】:

温室气体排放是最严重的环境问题之一,随着工业的快速发展而日益严重。作为一种有效手段,CO2被用作原材料,以转化为有价值的化学物质,例如尿素,水杨酸和环状碳酸酯。目前广泛开发的策略是将CO2与环氧化物结合以生产环状碳酸酯,因为它不仅可以缓解不断增加的CO2含量,而且在能源方面具有100%的原子经济性。此外,环状碳酸酯的产品已广泛用作极性非质子溶剂,化学中间体和电池电解质。但是,CO2的惰性使其化学转化需要催化剂参与或苛刻的反应条件。在许多用于环氧化物固定CO2的催化剂的情况下,均相催化剂的固有溶解度严重限制了它们的实际应用,而非均相催化剂因其易于操作分离而成为工业应用的有吸引力的候选者。
有鉴于此,哈尔滨工业大学孙建敏教授等人,设计了具有功能吡唑基团的新型四位桥联配体1,1'-(丙烷-1,3-二基)双(1H-吡唑-3,5-二羧酸)(PDC),并在混合溶剂中与环境友好型锌中心反应;由此形成的骨架[Zn3.5(PDC)2(H2O)10](简称MOF Zn-2PDC)含有大量的有机-无机蟹状块体,并且具有高密度的锌位点和配位的水分子。
本文要点
1)由于引入了灵活的配体1,1'-(丙烷-1,3-二基)双(1H-吡唑-3,5-二羧酸)(PDC),可在与锌离子的配位中产生构象可调节的能力,在MOF的合成中,可以很好地调节与锌离子结合的配位环境的连接基团的角度和方式,从而形成具有暴露锌位点的独特二维结构。
2)通过真空干燥除去配位的水分子后,产生大量的开放金属位点(OMS),这对于将CO2环加成大体积的环氧乙烷具有出色的催化性能,在温和的条件下55°C,12 h和1 MPa,生成的碳酸苯乙烯的收率和选择性分别达到86%和97%。
3)此外,MOF Zn-2PDC还显示出对其他大体积环氧化物的普遍适用性。同时,MOF Zn-2PDC催化剂经过6个循环后仍保持良好的催化性能。
参考文献:
Yixing Li et al. A High-Performance Zinc-Organic Framework with Accessible Open Metal Sites Catalyzes CO2 and Styrene Oxide into Styrene Carbonate under Mild Conditions. ACS Sustainable Chem. Eng., 2021.
DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c08466
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c08466