纳米金属/金属化合物-MOFs复合催化材料

Metal or metal oxides nanoparticles and corresponding metal-organic frameworks (MOFs) are assembled to obtain composite catalytic materials. MOFs and nano materials will be combined efficiently with excellent properties towards transformation of greenhouse gases. The application of MOF materials in catalytic area will be developed. The transformation and efficient utilization of CO2 and other greenhouse gases under mild conditions will be achieved. The project will promote the national strategic planning from both conservation of resources and energy and reduction of greenhouse gas emissions in the fields of energy and environmental protection.

在金属-有机框架（MOFs）材料的设计合成基础上，选择具有良好催化性能的金属、金属氧化物等进行纳米化并与具有高稳定性和相应孔道的MOFs进行组装，将MOFs与纳米材料有效结合起来制备复合催化材料并应用于温室气体的低能耗高效率转化，拓宽MOFs材料在催化领域的应用范围，开发温室气体低能耗高效吸收转化的新材料与新方法，在温和条件下实现CO2等主要温室气体的转化与高效利用，从节约资源能源与降低温室气体排放两个方面促进我国在能源环保领域的创新与发展。

针对MOFs在CO2等气体富集与转化利用中的独特优势与存在问题，本项目提出了将MOFs与纳米金属或金属化合物基元等高活性中心相结合的设计思想，开展了基于MOFs的复合催化材料研究，在充分利用MOFs超高比表面积和特殊孔道结构的同时，解决了其单一位点作用弱、活性低的问题，得到了用于CO2富集与转化的纳米Co-MOF、Mo2(OtBu)6@MOF等系列复合材料，开发了Ru@MOFs双功能催化剂并首次实现常压下木糖加氢和100%木糖醇产品选择性，首创了用于构筑亚稳定纳米单元-MOFs复合材料的模板-保护-牺牲剂（TPS）策略，合成了首例CuO2@MOFs复合催化剂，开发了由CO2绿色合成三酮类杀虫剂的CO2转化利用新途径。发表Angew. Chem. Int. Ed.（VIP文章）、Research、Small、Green Chem.（封面文章）等高水平论文8篇；申请中国专利2项，申请并获批PCT国际专利1项。项目培养博士毕业生2人，硕士毕业生4人；申请人于2019年晋升教授职称，并入选了教育部青年长江学者、天津市青年拔尖人才、南开大学百名青年学术带头人等人才计划；获得天津市自然科学一等奖（排名第四）；受邀在255届美国化学会年会、第6届国际金属-有机框架大会、2019世界催化工程与技术大会等国际会议上做学术邀请报告。