核壳结构MIL-125-NH2@ZIF-67/SiO2复合材料的制备及其在硝基芳烃催化还原中的增强机制研究

本研究创新性地采用惰性SiO2作为"非活性增强剂"，通过外延湿法浸渍构建核壳结构MIL-125-NH2@ZIF-67/SiO2(M@Z/SiO2)异质MOF催化剂，在常温常压下实现高效催化对硝基苯酚(p-NP)还原。该催化剂在6分钟内转化率提升至98.4%，且具有优异的循环稳定性和宽pH适应性，为环境催化材料的界面工程提供了新思路。

　　

Highlight

材料与试剂

所有实验过程使用的超纯水均为本地采购。正硅酸乙酯(TEOS)、无水乙醇、氨水(25-28%)、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)和硼氢化钠(NaBH₄)购自西陇科学有限公司。2-氨基对苯二甲酸(2-APDC)、钛酸四异丙酯(TTOP)、对硝基苯酚(p-NP)、对硝基甲苯(p-NT)等试剂均采用分析纯。

M@Z的表征与催化性能

通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行多尺度表征。SEM结果显示MIL-125-NH₂呈现截角八面体形貌，而ZIF-67样品则显示出高度均匀的菱形十二面体结构。这种独特的核壳结构不仅提供了丰富的孔隙特征，更显著增加了材料表面的活性位点数量。

结论

本研究通过两步法成功构建了核壳结构M@Z复合材料，并创新性地引入化学惰性SiO₂实现"惰性组分增效"。虽然SiO₂本身不具备活性中心，但其形成的三维介孔网络确保了Co位点的高度分散分布，同时优化了底物传质通道，为MOF-on-MOF异质结构的设计提供了重要参考。