通过热激活NHCs前驱体,原位生成NHCs是一种很有前途的替代方法。NHC-CO2加合物在空气和潮湿条件下表现出良好的稳定性,并能通过热脱羧而暴露出NHC催化活性位点。然而,以NHCs为基础的均相NHC基催化剂通常在液相反应中易自聚失活、并有产物分离和回收困难等缺点。将NHCs应用于非均相催化的一个重点是引入空间限制,使NHCs获得额外的稳定性,并阻止其分子间发生二聚反应。为了解决这些问题,有必要构筑多孔框架材料作为多相催化剂,将具有空间要求且空气稳定的NHCs活性物种引入其中,从而创造出与均相催化剂相比具有更高的CO2捕获、转换效率和可循环性的NHC基多孔催化剂。
该工作通过后修饰方法成功制备了首例NHC-CO2修饰的COFs材料。稳定的NHC-CO2可以通过加热原位转化为孤立的NHC活性位点,使得该催化剂在CO2的硅氢化反应和还原甲酰化反应中表现出优异的活性和选择性。由于其独特的NHC-CO2“面罩”体系、有序的晶态及多孔结构所产生的良好一维通道传质性能,该多相催化剂比均相催化剂表现出更高的催化活性和优异的可循环性能。该方法为COF催化剂中NHC活性位点的保护与暴露提供了一种便捷的方法,为CO2化学固定提供了一种很有前途的方案,拓宽了COF催化剂的应用范围。
Chang He, Dr. Duan-Hui Si, Prof. Yuan-Biao Huang, Prof. Rong Cao
文章第一作者为何畅博士和司端惠助理研究员(计算)。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202207478