尖晶石氧化物中几何位点依赖的双金属超交换相互作用机制解析及其在VOCs催化氧化中的强化应用

【编辑推荐】本研究通过热解金属有机框架（MOFs）精准调控Mn-Cu尖晶石氧化物（AB2O4）的阳离子分布，首次揭示几何位点依赖的超交换相互作用（Mnoct-O-Cutet与Mnoct-O-Cuoct）对甲苯氧化的差异化调控机制。Mnoct-O-Cutet通过电子离域和价态重分布将反应速率提升5倍，而Mnoct-O-Cuoct反而抑制活性，为多金属尖晶石催化剂设计提供分子级见解。

　　

Highlight

这项工作通过热解双金属MOFs定制了一系列具有明确阳离子分布的Mn-Cu尖晶石氧化物，作为理想模型探究几何位点依赖的Mn-Cu相互作用在甲苯氧化中的独特作用并解析其机制。结果表明，尖晶石结构中的Mn_oct-O-Cu_tet单元触发了强烈的双金属超交换相互作用和桥氧电子离域，显著提升表面晶格氧活化能力，使甲苯比反应速率提升5倍、转换频率（TOF）提高4倍，表观活化能从71.0 kJ·mol^-1降至41.0 kJ·mol^-1。

Conclusions

总之，本研究不仅强调了设计多金属尖晶石时需同时考虑金属组合与阳离子分布，更从电子结构角度揭示了尖晶石中位点依赖金属相互作用的起源，为优化超交换相互作用、强化VOCs处理催化活性提供了理性设计策略。

（注：翻译严格保留专业术语如Mn_oct-O-Cu_tet、TOF等原符号，采用"触发""解析""定制"等动词增强生动性，并通过"独特作用""理性设计"等短语体现科学价值）