面诱导还原作用导向的AgBr/Ag0/TiO2{100} Z型异质结结构在四环素去除中的应用

《Chinese Journal of Catalysis》：Facet-induced reduction directed AgBr/Ag0/TiO 2{100} Z-scheme heterojunction for tetracycline removal

绿色氢化催化剂开发 基于铈基MOF-808的固体FLPs构建及其催化性能研究

　　在当前的化学研究领域，绿色氢化技术的发展正日益受到重视。其中，固体受阻路易斯对（FLPs）催化剂的构建，特别是具有多孔结构的催化剂，被认为是推动该领域进步的重要策略。这一研究方向不仅有助于提高催化效率，还为实现更加环保和经济的化学转化提供了新的可能。本文围绕基于铈（Ce）的金属有机框架（Ce-MOFs）材料，探讨其在氢化反应中的应用潜力，并重点分析通过单羧酸功能基配体的竞争配位策略构建的MOF-808-X（X = –NH?、–OH、–Br、–NO?）系列材料的特性。

### 铈基MOFs的优势

铈作为一种具有独特电子结构的元素，其4f电子轨道的特性使得Ce-MOFs在构建固体FLPs催化剂方面展现出显著优势。与传统的三维过渡金属基MOFs相比，Ce-MOFs的可逆价态变化和多样化的配位模式为设计具有高效催化性能的材料提供了更广阔的前景。此外，Ce-MOFs的结构多样性使得其在调节酸碱特性、电子性质和催化活性方面具有更高的灵活性。这种特性不仅有助于提高催化反应的效率，还为实现绿色化学目标提供了坚实的基础。

### 固体FLPs催化剂的构建策略

为了构建具有丰富固体FLPs的MOF-808材料，研究人员采用了一种竞争配位策略，利用单羧酸功能基配体对原始配体进行修饰。这一过程不仅诱导了丰富的缺陷结构，还使得Ce-CUS（路易斯酸，LA）和Ce-OH（路易斯碱，LB）位点的协同作用得以实现。通过调整这些位点之间的空间距离和电子分布，研究人员成功地优化了催化反应的环境，从而提高了氢化反应的效率和选择性。这种构建策略的有效性得到了实验数据的支持，并且通过原位分析和密度泛函理论（DFT）计算，研究者提出了一个合理的反应机制。

### 氢化反应的机制分析

在氢化反应过程中，Ce-CUS和Ce-OH位点分别与H–H分子的σ和σ*轨道相互作用。这种“推拉”协同效应促进了H–H键的异裂反应。此外，电子供体功能基通过调节局部电子密度的分布，增强了FLPs位点的极化能力，从而进一步促进了反应物的活化。这一过程不仅降低了氢化反应所需的活化能，还提高了催化剂的稳定性。实验结果显示，在相对温和的反应条件下（100 °C和2 MPa H?），MOF-808-NH?能够实现对苯乙烯和二环戊二烯（DCPD）的完全转化，显著优于未修饰的MOF-808材料。

### 研究意义与未来展望

本研究不仅丰富了关于不饱和烯烃氢化催化剂的理论框架，还为高效催化系统的开发提供了新的思路。通过构建具有可控空间距离的FLPs催化剂，研究人员成功地克服了传统催化剂在催化活性和稳定性方面的不足。此外，这种构建策略在实际应用中表现出良好的可回收性和重复使用性，为实现绿色化学目标提供了重要的支持。未来，随着对FLPs催化剂研究的深入，有望进一步优化其性能，拓展其应用范围，为可持续化学的发展做出更大贡献。

### 实验方法与材料表征

为了实现MOF-808材料的合成，研究人员首先制备了一种包含1.07 mmol H?BTC（三对苯甲酸）的DMF溶液，并在高压反应瓶中加入6 mL的水合硝酸铈铵溶液（0.53 mmol mL?1）。在室温下搅拌2分钟后，将混合物加热至100 °C并保持15分钟。随后，将反应体系冷却至室温，并通过离心收集产物。产物随后依次用DMF和甲醇洗涤三次，以去除残留的溶剂和杂质。通过这种方法，研究人员成功地合成了具有丰富缺陷结构的MOF-808材料，并进一步构建了MOF-808-X系列催化剂。

### 研究成果与应用前景

实验结果表明，MOF-808-NH?在氢化反应中表现出优异的性能，能够实现对苯乙烯和DCPD的完全转化。这一结果不仅验证了构建策略的有效性，还为开发高效、环保的催化剂提供了重要的参考。此外，研究人员还发现，不同功能基的引入对催化剂的性能具有显著影响。例如，–NO?功能基的引入使得催化剂在极性环境中表现出更高的活性，而–Br功能基则有助于提高催化剂的稳定性。这些发现为进一步优化催化剂的性能提供了理论依据，并为实际应用中的催化剂设计提供了新的思路。

### 研究背景与挑战

催化氢化技术在合成化学和工业生产中具有重要地位，其发展不仅有助于提高生产效率，还对实现可持续化学目标具有重要意义。然而，目前大多数低成本金属催化剂在催化活性方面存在明显不足，这限制了其在实际应用中的推广。因此，研究人员正在积极探索新的催化剂设计策略，以提高催化活性和稳定性。其中，受阻路易斯对（FLPs）催化剂因其独特的协同机制和高效的氢化性能而受到广泛关注。然而，传统的FLPs催化剂多为均相体系，其在实际应用中存在稳定性差、回收困难等问题。因此，研究人员开始将FLPs催化剂引入多孔材料体系，以提高其稳定性和可回收性。

### 研究方法与创新点

在本研究中，研究人员采用了一种混合配体策略，通过竞争配位诱导缺陷结构的形成。这种方法不仅提高了催化剂的活性，还增强了其稳定性。通过这种方法，研究人员成功地构建了MOF-808-X系列催化剂，并对其性能进行了系统分析。实验结果显示，这些催化剂在氢化反应中表现出优异的性能，特别是在温和条件下能够实现对不饱和烯烃的高效转化。此外，研究人员还发现，不同功能基的引入对催化剂的性能具有显著影响，这为进一步优化催化剂的性能提供了重要的参考。

### 未来研究方向

尽管本研究取得了显著成果，但仍有一些问题需要进一步解决。例如，如何进一步提高催化剂的稳定性，如何优化催化剂的性能，以及如何实现催化剂的高效回收。此外，还需要进一步研究不同功能基对催化剂性能的影响机制，以及如何通过调整催化剂的结构和电子性质来提高其催化效率。这些研究方向不仅有助于推动绿色氢化技术的发展，还为实现更加环保和经济的化学转化提供了新的思路。

### 总结

综上所述，本研究通过构建具有丰富缺陷结构和Ce-CUS/Ce-OH FLP位点的MOF-808材料，成功地提高了氢化反应的效率和选择性。实验结果表明，MOF-808-NH?在温和条件下能够实现对苯乙烯和DCPD的完全转化，显著优于未修饰的MOF-808材料。这一研究不仅丰富了关于不饱和烯烃氢化催化剂的理论框架，还为高效催化系统的开发提供了新的思路。未来，随着对FLPs催化剂研究的深入，有望进一步优化其性能，拓展其应用范围，为可持续化学的发展做出更大贡献。