金屬卟啉納米功能配位聚合物的合成及催化活性調控

《金屬卟啉納米功能配位聚合物的合成及催化活性調控》是依託浙江大學，由吳傳德擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：金屬卟啉納米功能配位聚合物的合成及催化活性調控
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：吳傳德
• 項目類別：面上項目

項目摘要

以含金屬卟啉的多功能複合配體作為基本構築單元橋聯過渡金屬離子合成結構新穎、具有納米孔道的MOFs。研究它們在非均相催化中的套用，特別是引進胺基酸等手性輔助配體控制合成均一手性MOFs，研究其非均相不對稱催化活性、模擬生物酶催化活性。該類催化劑具有結構清晰、高度均一、催化活性中心密度高、反應位點明確及可調控的特點，可以結合納米孔道效應提高化合物的催化活性，防止催化劑自反應、提高催化劑熱穩定性等。以金屬卟啉構建MOFs多孔材料，不僅能通過改變配體、金屬離子、官能團、合成條件等調節功能MOFs的結構和性質，還能通過研究其構效關係，指導非均相催化研究。預計最後可設計合成一系列結構新穎、具有較高非均相催化活性的MOFs催化劑，得到數個具有不對稱催化活性以及可以活化CO2、CO、N2等小分子的催化劑，在SCI高影響因子的國外期刊上發表12篇以上研究論文，申請2~5個專利。

結題摘要

本項目旨在設計合成金屬卟啉、金屬-N-雜環卡賓複合配體，用以橋聯金屬離子組裝多孔金屬-有機框架材料，並進一步研究其仿生催化活性。新型仿生催化材料集結了金屬-有機框架材料的幾何剛性、化學功能性、多孔性和微觀結構可調控性，金屬卟啉、金屬-N-雜環卡賓化合物的仿生催化特性。新型仿生催化劑通過固定金屬離子位於孔道中心並裸露於孔道中，結合納米孔道效應提高催化活性，防止催化劑自反應，提高催化劑穩定性，進而活化有機小分子，具有非常重要的科學研究意義與實際價值。我們首先選擇具有催化活性的小分子如N-雜環卡賓以及金屬卟啉等作為基本結構單元，合成了一系列同時含有催化活性官能團以及可以橋聯金屬離子官能團的多功能複合配體。我們通過溶劑熱、普通溶液、擴散等方法，合成並表征了一系列結構新穎的化合物。實驗結果表明，該類催化劑具有結構清晰、催化活性中心密度高、高度均一、催化活性高、催化劑穩定以及可循環重複使用、反應位點明確以及可調控等特點。以金屬卟啉和金屬-N-雜環卡賓複合配體構建MOFs多孔材料，不僅能通過改變配體、金屬離子、官能團、合成條件等調節功能MOFs的結構和性質，還能通過研究其構效關係，指導非均相催化研究。很多多孔仿生材料表現出了優於對應均相催化劑的催化活性、選擇性和穩定性。通過三年的研究工作，本項目所取得的研究成果超過了預期目標，取得了一系列突破性進展，已經達到了國際領先水平。在J. Am. Chem. Soc. 等國際著名期刊發表了研究論文22篇，一篇Acc. Chem. Res.論文正在修改稿件過程中，撰寫了三章專著，申請了兩個中國發明專利，培養了七名博士生和六名碩士生。