一种用于高效捕获二氧化碳和催化转化的稀有N配位钍有机框架的合理设计

《Science China-Chemistry》：Rational design of a rare N-coordinated thorium organic framework for efficient CO2 capture and catalytic conversion

钍（Th）作为最丰富的天然锕系元素，其路易斯硬酸特性被用于构建N配位的SCU-323框架，通过Th-N键扩展配位维度形成三维结构，配体不对称性赋予丰富孔道，兼具CO2吸附和催化环加成活性。

　　

摘要

钍（Th）作为自然界中最丰富的锕系元素，在配位化学中表现出典型的路易斯硬酸特性。利用钍与路易斯软碱（例如氮）之间的弱相互作用来构建扩展的开放框架是非常罕见且具有挑战性的。在这里，我们报告了一种新的拓扑扩展策略，用于制备含有钍-氮键的金属有机框架（MOFs）。我们选择了一种预先设计的三足Y型连接剂，该连接剂具有两个羧基末端和一个三唑末端，以满足Th₆O₈簇的配位需求，从而得到了罕见的N配位化合物SCU-323，其化学式为[Th₆O₄(OH)₄(HCOO)₄L₄-(H₂O)₂]·4DMF·14H₂O。形成钍-氮键是扩展配位维度以构建三维框架的必要条件，而连接剂末端的不对称性赋予了SCU-323更丰富的孔隙性质。由于孔隙内部同时存在路易斯酸和路易斯碱位点，SCU-323不仅具有良好的二氧化碳（CO₂）吸附性能，还在二氧化碳环加成反应中表现出高效的催化活性。这项工作为设计非传统配位的锕系功能材料提供了新的方法。