金属有机骨架(MOFs)具有高表面积、均匀可调的孔结构和可定制化的化学特性等优势,在催化、分离、化学传感、储能等领域有着广泛的应用,是一种非常具有潜力的多孔材料。为了进一步提高MOFs的性能或探索MOFs的新特性,各种MOFs衍生物出现并表现出优异的性能。然而,大多数的研究集中在将MOFs转化为金属基化合物(金属磷化物/氧化物/碳化物/硫化物)或碳材料以增强对酸或碱的耐受性,以提高电导率或金属位点的密度。通过去除部分配体,MOFs逐步向金属基化合物过渡过程中产生的材料被定义为过渡型MOFs。到目前为止,主要有热处理法和化学蚀刻法两种策略来获得过渡型MOFs。然而,这两种策略去除配体相对直接,导致难以精确控制脱配过程并且阻碍了新型过渡型MOF的发现。最近,研究表明,MOF的配位键可以在合适的介质中动态断裂/形成,如果在配体和其他分子之间建立了合适的化学反应,则有助于脱配。
有鉴于此,东北大学付昱教授、南京工业大学霍峰蔚教授和张伟娜教授等人,开发了一种通过调节剂诱导的策略,通过建立酯化反应来制备具有羧基配体的过渡型MOF。
本文要点
1)通过使用胺作为调节剂来调节酯化反应的速率并进一步调节解配的程度,制备了一系列过渡MOF。具有羧基配体的代表性MOF,UiO-66,用于研究调节剂诱导的过程。当使用不同的调节剂时,可以很好地控制暴露的金属位点,介孔结构,形貌,结晶度和过渡型MOF的成分。
2)值得注意的是,具有更多介孔结构的Pt/固体过渡型MOFs催化剂提高了正己烯加氢反应的转化率,这主要是由于存在更多的介孔来促进分子扩散。同时,具有路易斯酸位的花状过渡型MOFs催化剂在环加成反应中表现出更好的性能。
3)这种策略不仅适用于UiO-66,而且可扩展至其他具有羧基配体的MOF,例如MIL-88和MIL-53。因此,合适的化学反应和调节剂之间的匹配使得调节剂诱导的策略有望用于其他系列的MOF来制备过渡MOF型。
总之,该工作提出了一种具有灵活性和可设计性的调节剂诱导策略,对于制备具有羧基配体的过渡型MOF具有重要的指导意义。
参考文献:
Wang Peng et al. Transitional MOFs: Exposing Metal Sites with Porosity for Enhancing Catalytic Reactions Performance. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020.
DOI: 10.1021/acsami.0c04606
https://doi.org/10.1021/acsami.0c04606