Acta Chimica Sinica ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (6): 669-680.DOI: 10.6023/A23040146 Previous Articles     Next Articles

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金属有机骨架封装金属纳米粒子复合材料的制备及其催化应用研究进展

郑奉斌a,b, 王琨a,b, 林田b,c, 王英龙a,*(), 李国栋b,d,*(), 唐智勇b,d,*()   

  1. a 青岛科技大学化工学院 青岛 266042
    b 国家纳米科学中心 纳米科学卓越创新中心 中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室 北京 100190
    c 中国科学院大学化学科学学院 北京 100049
    d 中国科学院大学纳米科学与技术学院 北京 100049
  • 投稿日期:2023-04-20 发布日期:2023-05-25
  • 作者简介:

    郑奉斌, 青岛科技大学化工学院在读博士研究生, 目前在国家纳米科学中心联合培养, 研究方向为金属有机骨架及其复合材料的设计和制备以及其在催化选择性加氢中的应用.

    王琨, 青岛科技大学化工学院在读博士研究生, 目前在国家纳米科学中心联合培养, 研究方向为金属有机骨架及其复合材料的设计和制备以及其在催化CO2加氢中的应用.

    林田, 中国科学院大学化学科学学院在读硕士研究生, 目前在国家纳米科学中心联合培养, 研究方向为金属有机骨架及其复合材料的设计和制备以及其在催化加氢脱氧中的应用.

    王英龙, 青岛科技大学教授、博士生导师. 2000年和2003年分别于青岛科技大学获得学士学位和硕士学位, 2006年在中国海洋大学获得博士学位后任教于青岛科技大学. 研究工作主要集中于反应与分离过程的集成与强化、功能纳米材料催化与降解等方面, 主持国家自然科学基金3项. 获山东省科技进步一等奖、中国化工学会科技进步一等奖和第十九届中国专利优秀奖等9项省部级奖励, 2021年入选全球顶尖前10万科学家及2022年入选全球前2%顶尖科学家榜单.

    李国栋, 国家纳米科学中心研究员, 博士生导师. 2004年于济南大学获得学士学位, 2007年于中国海洋大学获得硕士学位, 2011年于北京化工大学获得博士学位. 之后加入国家纳米科学中心工作, 期间在美国斯坦福大学进行访学. 研究工作主要集中在新型多孔纳米催化剂的结构设计、可控合成及其催化性能调控方面. 曾获国家自然科学基金委优秀青年基金资助, 获国家重点研发计划资助(课题负责人), 入选中科院青年创新促进会优秀会员.

    唐智勇, 国家纳米科学中心研究员, 博士生导师, 科技部973(纳米重大研究计划)首席科学家, 国家自然科学基金委创新群体负责人, 国家杰出青年基金获得者. 1993和1996年分别于武汉大学获得学士学位和硕士学位, 2000年在中国科学院长春应用化学研究所获得博士学位. 之后, 在瑞士苏黎世联邦高等工业学院、美国密歇根大学进行博士后研究工作, 2006年回国加入国家纳米科学中心. 研究工作主要集中于功能无机纳米粒子组装体的构筑、功能调控及其在能源、催化中的应用研究. 入选科技部中青年科技创新领军人才、第二批国家“万人计划”科技创新领军人才、英国皇家化学会会士. 获得国家自然科学奖二等奖(第一完成人).

    庆祝《化学学报》创刊90周年.
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2021YFA1500403); 国家重点研发计划(2021YFA1200302); 中国科学院战略性先导研究计划(XDB36000000); 国家自然科学基金(92056204); 国家自然科学基金(21890381); 国家自然科学基金(21721002); 国家自然科学基金(22173024); 国家自然科学基金(21722102); 以及中国科学院青年创新促进会的资助.

Research Progress on the Preparation of Metal-Organic Frameworks Encapsulated Metal Nanoparticle Composites and Their Catalytic Applications

Fengbin Zhenga,b, Kun Wanga,b, Tian Linb,c, Yinglong Wanga(), Guodong Lib,d(), Zhiyong Tangb,d()   

  1. a College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042
    b CAS Key Laboratory of Nanosystem and Hierarchical Fabrication, CAS Center for Excellence in Nanoscience, National Center for Nanoscience and Technology, Beijing 100190
    c School of Chemical Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
    d School of Nanoscience and Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
  • Received:2023-04-20 Published:2023-05-25
  • Contact: *E-mail: wangyinglong@qust.edu.cn, liguodong@nanoctr.cn, zytang@nanoctr.cn
  • About author:
    Dedicated to the 90th anniversary of Acta Chimica Sinica.
  • Supported by:
    National Key Research and Development Program of China(2021YFA1500403); National Key Research and Development Program of China(2021YFA1200302); Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences(XDB36000000); National Natural Science Foundation of China(92056204); National Natural Science Foundation of China(21890381); National Natural Science Foundation of China(21721002); National Natural Science Foundation of China(22173024); National Natural Science Foundation of China(21722102); and the Youth Innovation Promotion Association CAS.

Metal-organic frameworks (MOFs) are characteristic of high specific surface area, abundant metal nodes, diverse organic ligands, and ordered pore structure. More importantly, its composition and structure are easy to be designed and controlled, so it is very promising to become a new class of catalytic carrier materials. In recent years, the composites of metal nanoparticles encapsulated by MOFs have attracted great attention in the field of catalysis due to their unique structural features. However, more in-depth and systematic research is still needed in terms of its precise preparation and the relationship of the structure and catalytic performance. Based on above, the recent research progress on the preparation methods of metal nanoparticles encapsulated by MOFs and their catalytic applications are systematically summarizd. First, the synthesis methods of metal nanoparticles encapsulated by MOFs are summarized. Then, the catalytic applications are discussed in term of synergy among metal nanoparticles, pore structure, organic ligands or/and metal nodes of MOFs. Moreover, the relationships among active component, structure and their properties are illustrated. Finally, the challenges, opportunities and future development prospects of this research direction are discussed from the aspects of synthesis methods and catalytic applications.

Key words: metal-organic framework, metal nanoparticle, encapsulation, catalytic property, synergistic effect