纳米尺度金属有机骨架材料的设计合成及其催化构效关系研究

金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks MOFs）多孔材料具有大孔径、高比表面积、可灵活调控等优点，成为近年来化学与材料科学的研究热点之一。催化材料的纳米效应可显著提升其催化活性和选择性。本项目选择含特定官能团的多齿配体(刚性/半刚性)和具有催化活性的金属离子，通过配位键等弱作用，制备纳米尺度MOFs多孔材料；研究其微观结构（如孔洞的尺寸、形状和组成等）对催化反应性能（醛烷基化、选择性氧化等）的影响，发现和认识MOFs纳米催化材料的构效关系；进一步通过原位生成技术制备复合型MOFs纳米催化材料，促进新型高效纳米催化材料的研发。MOFs纳米催化材料不仅具有MOFs多孔材料可灵活调控、功能修饰孔洞的优点，而且具有粒径纳米化后比表面积高、表面原子多对催化性能的提升。本项目的实施将为高效纳米催化材料的研发开辟新途径、提供新可能。

催化材料的纳米化可提高催化反应的效率和选择性。本项目通过水热/溶剂热法，设计合成纳米尺度MOF多孔材料，采用刚性/半刚性含功能端基的多齿配体（苯三甲酸、5氨基苯二甲酸）和具有催化能力的金属离子（钪离子等），在配位键等弱作用下，制备多孔MOF纳米材料；评价其催化性能(Suzuki偶联反应等)，认识MOF纳米材料催化性能及其微观结构的相互关系；进一步通过原位还原制备了金属-MOF复合纳米催化材料，提高了MOF纳米催化材料的性能。本工作为高效纳米催化材料的研发开辟了新途径，发表了8篇SCI/EI论文，申请了4项中国发明专利，培养了2名硕士和2名博士。