鉴于此,中科院福建物质结构研究所刘天赋课题组提出了分布安插法制备Brønsted酸碱双功能活性MOF催化剂。作者选取了一例晶态结构优异的MOF材料PCN-700,其孔道结构中有序地分布着两种尺寸不同的空腔。将合适长度且分别具有酸(TPDC-(COOH)4)、碱(BDC-NH2)催化活性的有机配体分步安插在合适的空腔中,可以得到一例酸碱双功能MOF催化剂PCN-700-AB(图1)。由于整个过程中材料保持单晶形貌,可以通过单晶X射线衍射对该MOF催化剂的结构进行了详细的研究。核磁共振、红外光谱以及程序升温脱附等表征进一步证实了材料的结构和酸碱位点的同时存在。
图1
为了充分地证明该催化剂的酸碱协同催化效果,通过同样的方法,作者又合成了一例结构类似但只含有碱性催化位点的MOF材料PCN-700-MB(M:甲基)。以酸碱串联反应deacetalization–Knoevenagel为探针反应,通过一系列催化性能的对比实验和控制实验,证明了该MOF催化剂优异的酸、碱双功能催化活性(图2)。
图2
综上所述,该研究工作提供了一种合成Brønsted酸碱双功能MOF催化剂的新方法,为多组分催化剂尤其是各组分不兼容催化剂的结构设计、合成方法和结构表征等方面提供了新的思路和途径。该工作以Communication的形式发表在CCS Chemistry2020年第一期。
文章详情:
Designing a Bifunctional Brønsted Acid–Base Heterogeneous Catalyst Through Precise Installation of Ligands on Metal–Organic Frameworks
Xiao-Jing Hu, Zi-Xuan Li, Huan Xue , Xinsong Huang , Rong Cao & Tian-Fu Liu
DOI: 10.31635/ccschem.019.201900040
Citation: CCS Chem. 2019, 1, 616–622