将超细的铜（Cu）纳米颗粒包裹在锆（Zr）基金属-有机骨架（MOFs）中形成核壳结构极具挑战性，但同时也有助于CO₂还原。

近日，巴黎文理研究大学Christian Serre，Antoine Tissot，日本产业技术综合研究所（AIST）徐强教授开发了一条可持续发展的新路线来制备超细铜（Cu）纳米团簇@MOF（包括MOF-801和UiO-66-NH₂）。

文章要点

1）研究人员利用抗坏血酸与铜的强亲和力，用抗坏血酸作为还原剂和封端剂合成了超小Cu纳米团簇（Cu NCs）。然后，与使用溶剂/水热法合成的大多数坚固的MOF（例如，Zr-MOF）不同，研究人员应用了一种新的弱酸性室温策略来设计Cu NCs@MOF复合材料，而不改变Cu NCs的性质。廉价的原料和简单的合成方法使得这种MOF基核-壳复合材料首次能够以克级规模生产催化剂。进一步，研究人员证明了种子介导的生长机制，以深入了解这些核壳结构的形成机制。

2）值得注意的是，Cu NCs@MOF-801表现出94 μmol h^-1 g^-1的高效CO2光还原速率。Cu NCs@UiO-66-NH₂显示出比Cu NCs@MOF-801高36%的催化速率，以及对甲酸的改善的选择性，这突出了MOF接头上极性官能团的重要性。

3）此外，研究人员在主体MOFs的表面/孔中的Cu NCs和核壳结构的催化效率之间的比较揭示了核壳结构表现出3倍高的催化活性。然后应用XANES/EXAFS和原位红外光谱测量来证明主体/客体的紧密堆积在控制催化反应性中的影响。

总的来说，这种新方法不仅让参与设计包含易碎活性化合物的高性能核壳复合材料的合成化学家感兴趣，而且对合理构建新一代高效多相催化剂用于能量转换也具有重要意义。

参考文献

Shan Dai, et al, Ultrasmall Cu Nanoclusters in Zirconium Metal-Organic Frameworks for the Photoreduction of CO2, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202211848

https://doi.org/10.1002/anie.202211848