孔结构,节点身份和协调环境对氧化物对Fe MOFs的催化后果
Rachel A Yang1, James L Trettin1, Joshua L Miller1
1Department of Chemical and Biological Engineering, Princeton University, Princeton, New Jersey 08540, United States.
具有铁 (Fe) 活性位点的金属有机框架 (MOF) 在碳化合物氧化中具有可调节的选择性. 特定的Fe协调环境和框架拓对过氧化 (H2O2) 介导反应的催化性能和稳定性产生重大影响.
科学领域:
- 催化剂
- 材料科学
- 有机化学
背景情况:
- 选择性碳化合物氧化对于化学生产至关重要.
- 催化剂的性能对金属活性点及其协调环境非常敏感.
- 金属有机框架 (MOF) 提供可调节的平台,用于设计具有特定活性点的催化剂.
研究的目的:
- 研究基于同金属Fe的MOF中的Fe协调环境和框架拓如何使用过氧化 (H2O2) 影响 styrene 的氧化.
- 阐明Fe (II) 形成和缺陷部位在催化活性和选择性的作用.
- 评估框架修改对催化剂稳定性和失活路径的影响.
主要方法:
- 基于铁的同金属MOF的合成和表征 (MIL-100,MIL-101,NH2-MIL-101).
- 用H2O2作为氧化剂对烯进行催化氧化.
- 在现场滴定以量化活性位点.
- 现场Mössbauer光谱分析反应前后的铁氧化状态.
- 对产品选择性和催化剂稳定性的分析.
主要成果:
- 其中MIL-101的氧化物生产周转率最高,其次是NH2-MIL-101和MIL-100.
- 由MIL-101中的化物配体促进的Fe (II) 形成与增加的周转率相关.
- 由于稳定结相互作用,NH2-MIL-101对甲具有100%的选择性.
- 缺陷部位促进了H2O2分解,但没有改变初级氧化物选择性.
- 铁液被确定为所有框架的关键失活途径,尽管在NH2-MIL-101中减少了.
结论:
- 在MOF中Fe协调环境的微妙变化显著影响了催化反应,选择性和稳定性.
- 框架拓和连接体功能化对于优化选择性氧化反应的MOF催化剂至关重要.
- 了解Fe分化和缺陷化学对于设计基于MOF的强大高效的催化系统至关重要.
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