催化,MOF支持的单个Cu (II) 酸到催化,MOF支持的Cu (0) 纳米粒子的意外"自发"演变

科学领域:

• 材料科学
• 催化剂
• 纳米技术

背景情况:

• 金属有机框架 (MOF) 为异质催化提供可调的结构.
• 在合成过程中,残留的酸盐离子可以占据MOF中的活性位点.
• 了解格式对支持的催化剂的影响对于MOF应用至关重要.

研究的目的:

• 研究基MOF NU-1000中残留的酸盐离子对内置的Cu (II) 催化剂的影响.
• 阐明形式存在的结构,氧化还原和催化后果.
• 探索酸盐在醇催化氧化中的作用.

主要方法:

• 单晶X射线衍射以确定Cu (II) 离子协调环境.
• 对醇氧化的催化试验.
• 密度函数理论 (DFT) 计算以建模反应机制.

主要成果:

• 确定了两个不同的Cu (II) 种:一个与酸盐结合,另一个没有.
• 在惰性大气中,含有甲酸的MOF显示Cu (II) 减少到Cu (0).
• 没有甲酸盐的MOF缺乏这种减少,表明甲酸盐的牺牲作用.
• 醇氧化周转频率被残留的酸盐增强.

结论:

• 在NU-1000中,残留的酸盐离子显著改变了Cu (II) 的结构和氧化还原特性.
• 酸盐作为一种牺牲性减少剂,促进二转化为零.
• 这种形式介导的过程增强了醇氧化的催化活性.
• 这项研究强调了残留甲酸盐在以MOF为基础的催化中的关键,但经常被忽视的作用.