MOFs限域Cu/ZnOx超小纳米粒子催化氢化CO2研究进展

       yl6809永利官网林文斌、汪骋教授课题组在CO₂氢化催化剂的设计合成方面取得了重要进展，相关研究成果以“Confinement of Ultrasmall Cu/ZnOx Nanoparticles in Metal–Organic Frameworks for Selective Methanol Synthesis from Catalytic Hydrogenation of CO₂” 为题发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139 (10), 3834–3840)。

       Cu/ZnO和Cu/ZrO₂是CO₂氢化为甲醇的重要催化剂，而金属与氧化物载体之间的界面在其中起了关键作用。在高温高压的反应条件下，催化剂的表面结构重组和颗粒生长易降低催化活性和选择性。课题组利用Zr基金属有机框架 (MOFs)后修饰和MOFs限域效应，原位构筑高混合度和高分散度的超小Cu/ZnO_x纳米粒子(NPs)，在CO₂氢化到甲醇的反应中展现了高活性和100%的选择性。处于Cu/ZnO_x和Cu/Zr₆簇界面处的Cu/Zn/Zr原子占样品中全部Cu/Zn/Zr原子的50%以上，增加了催化活性界面。此外，他们利用XPS测量反应气体氛围和温度下催化剂中Zn和Zr的价态，证实了催化过程中存在低价态Zn(0)和Zr(III)，而催化剂界面的氢溢流在CO₂氢化中起重要作用。该研究以官能化的MOFs取代传统金属氧化物载体，引入金属纳米粒子与有机螯合配体及金属氧簇节点之间的强金属-载体相互作用，为优化催化活性和选择性提供了新思路。

                               
        该工作主要由yl6809永利官网2014级博士生安冰完成，2015级硕士生张竞争参与了部分表征工作，催化剂评价方面得到了2011-iChem中心博士后成康的帮助。研究得到了国家自然科学基金（21471128）、厦门大学人才经费的资助。