多金屬氧簇為結點構築多孔雜化材料及其催化性能研究

《多金屬氧簇為結點構築多孔雜化材料及其催化性能研究》是依託東北師範大學，由杜東英擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多金屬氧簇為結點構築多孔雜化材料及其催化性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：杜東英
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

本項目擬將多酸材料和MOF材料結合，通過調控ε-Keggin單元（單體、二聚體及多聚體）與有機配體（唑類、苯羧酸類及金屬卟啉類）來製備孔尺寸可調的多酸基MOF晶體材料。在有機基元方面通過引入廣泛用於模擬酶催化的金屬卟啉化合物，期望構築多酸-金屬卟啉雜化材料。結合多酸的氧化還原特性和金屬卟啉片段的酶特性，以實現催化中心在分子水平上的分散與固載，有望建立多酸基MOF材料與酶之間的橋樑。這類材料具有孤立的多核位點及動力學主客體回響特性，有望成為仿生催化劑；我們將研究這類材料在氧化甲苯及其衍生物中的催化活性，期望解決催化過程中催化活性差、轉化率低等問題。探討這類催化劑的合成方法、構效關係對其在催化氧化芳烴側鏈中的影響；並利用理論計算研究仿生催化機理。本項目可尋求一種在溫和條件下快速催化氧化甲苯及其衍生物，並可以多次重複使用的仿生催化劑。為多酸基MOF作為新型仿生材料的開發套用提供理論和實驗依據。

結題摘要

本項目選擇不同功能性的剛性或半剛性有機配體與基於ε-Keggin的納米多酸簇單元為研究對象，以期得到具有不同孔尺寸的多酸基晶體材料。結合多酸的氧化還原特性和有機片段的特性，以實現催化中心在分子水平上的分散與固載，有望建立多酸基MOF材料與催化劑之間的橋樑。摸索構築多孔多酸基配位材料的自組裝條件，並探索所構築的配位框架材料的催化性能。我們得到了一系列基於ε-Keggin單元的無機-有機雜化多孔材料，通過元素分析、FT/IR及單晶X-射線衍射等手段對製備的多酸基晶體材料進行結構表征；最佳化反應條件，提高產率，為下一步研究催化反應做好準備。然後，通過掃描電鏡（SEM）、XPS、ICP、X-射線粉末衍射對催化反應前後的催化劑及反應產物進行表征，尋找活性較高的多酸晶體催化劑。總結已有成果中結構與性能間的構效關係，進一步設計最佳化配位材料結構，為製備具有優異催化特性的多酸基多孔材料的開發套用提供理論和實驗依據。