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★
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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. |
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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. |
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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. |
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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. |
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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. |
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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). |
收稿日期: 2023-04-20
网络出版日期: 2023-05-26
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★
Received date: 2023-04-20
Online published: 2023-05-26
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.
金属有机骨架(MOF)具有比表面积高、金属节点丰富、有机配体多样以及孔道结构有序等特点, 更为重要的是, 其组成和结构易于设计和调控, 从而有望成为一类新型的催化载体材料. 近年来, 金属纳米粒子封装于MOF的复合结构因其独特的结构特点在催化领域引起了广泛的研究兴趣, 然而在其结构的精准制备以及结构与催化性能间的构效关系方面尚缺乏深入系统的研究. 基于此, 本文系统总结了近期关于MOF封装金属纳米粒子复合材料的制备方法及其在催化中应用的研究进展. 首先, 总结了MOF封装金属纳米粒子复合材料的合成方法. 其次, 从金属纳米粒子与MOF的孔结构、有机配体或/和金属节点的协同作用角度, 讨论了其在催化反应中的应用, 并阐明了活性组分、结构及其性能之间的关系. 最后, 从合成方法和催化应用方面, 讨论了该研究方向面临的挑战、机遇和未来发展前景.
郑奉斌 , 王琨 , 林田 , 王英龙 , 李国栋 , 唐智勇 . 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★[J]. 化学学报, 2023 , 81(6) : 669 -680 . DOI: 10.6023/A23040146
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.
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