Chem. Eur. J. :高熵镧系金属有机框架作为CO2环加成反应和Knoevenagel反应的高效异相催化剂

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宁波大学许伟课题组报道了一例通过溶剂热法构筑的高熵镧系金属有机框架(HE-LnMOF),与单组分Ln-MOF相比,HE-LnMOF 在CO2酯化反应和Knoevenagel反应中表现出更高的催化效率。


二氧化碳通过光合作用的自然碳循环为人类生活提供食物和可再生碳资源,在人类文明发展过程中发挥了至关重要的作用。近几十年来,随着城市化和随之而来的工业化,出现了许多环境和能源问题,如全球气候变化、环境污染和自然资源枯竭等,引起了全球广泛关注。


金属有机框架(Metal Organic Frameworks,MOFs)是由金属离子或金属团簇与有机配体配位而成的化合物,其在CO2捕集、转化以及催化领域表现出极大的前景。高熵MOFs作为金属有机骨架材料的一个分支,晶体结构中不仅纳入五种或五种以上近等摩尔的不同金属成分,还兼具MOFs的其他特点,如高孔隙率、大比表面积和丰富的不饱和活性位点,多金属的协同效应克服了单金属MOFs的局限性以实现更优异的性能。


基于上述考虑,本文通过溶剂热自组装方法合成了一例新型三维高熵镧系有机框架,HE-LnMOF中的五种稀土金属分散良好且随机分布。多金属Ln(III)离子的协同效应加上其化学稳定性,赋予了HE-LnMOF在CO2环加成反应和Knoevenagel缩合反应中卓越的催化能力,其性能优于单金属Ln(III)-MOF(Ln = Eu、Tb、Gd、Dy、Ho),在保持较高转化率和选择性的同时,经过五个循环后仍能保持其结构的完整性。机理研究表明,HE-LnMOF具有多个不饱和金属中心和丰富的Lewis酸和碱位点,增强了CO2向目标产物的转化。本研究介绍了一种合成 HE-LnMOF 的新方法,提出了 HE-LnMOF 在转化二氧化碳方面的新应用,为实现可持续发展目标和绿色化学的应用提供了重要支持。

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文信息

High-Entropy Lanthanide–Organic Framework as an Efficient Heterogeneous Catalyst for Cycloaddition of CO2 with Epoxides and Knoevenagel Condensation

Siyang Jin, Yu Fu, Dr. Kecheng Jie, Huan Dai, Dr. Yun Jie Luo, Liang Ye, Chaohui Zhou, Dr. Wei Xu


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202400756


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