JACS:Cu-MOF降解化学毒剂
纳米技术 纳米 2022-11-02

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化学战剂CWAs(Chemical warfare agent)是目前已知致命性最高的化学物质,因此发展能够消除多种不同化学战剂毒性的多功能催化剂非常重要。

有鉴于此,郑州大学臧双全等发展了一种高活性的Cu-四唑酸盐MOF催化剂,这种MOF材料具有与天然磷酸酶、酪氨酸酶非常类似的双铜催化活性位点,能够催化磷酸酯的水解、催化H2O2分解,因此对神经毒剂模拟分子(二乙氧基磷酰氰化物)具有非常高的去毒性效果,分子降解的半衰期仅为3.5 min;对硫芥子模拟分子(2-氯乙基乙基硫醚)的降解半衰期仅为4.5 min,性能达到其他相关报道催化剂的性能。

本文要点:

(1)

ZZU-282中的双铜催化位点能够与反应物以多种不同形式结合,因此改善反应物的活化,提高催化反应性能。通过金属交换实验在后处理过程修饰其他金属物种控制实验、DFT计算模拟、催化性能研究,验证双原子Cu位点是催化活性位点。

(2)

作者在这项工作中设计合成了来自生物灵感的Cu-MOF,这种MOF催化剂能够在温和条件对神经毒剂DECP进行水解、对硫芥子模拟物CEES进行氧化。ZZU-282能够活化H2O2产生1O2和O2·-,从而以100 %的选择性将CEES转化为CEESO。通过DFT模拟计算发现双Cu位点以协同催化方式水解DECP、氧化CEES。而且ZZU-Z82具有高稳定性和高催化活性,可能用于制备适用于真实情况的防护面罩。


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参考文献

Qian-You Wang, Zhi-Bing Sun, Meng Zhang, Shu-Na Zhao, Peng Luo, Chun-Hua Gong, Wen-Xiao Liu, and Shuang-Quan Zang*, Cooperative Catalysis between Dual Copper Centers in a Metal–Organic Framework for Efficient Detoxification of Chemical Warfare Agent Simulants, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c05176

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05176


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