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[材料资讯] 曹荣课题组阳离子型多元MOF光催化研究取得进展

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发表于 2019-5-21 16:44:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
Cr(VI)离子是一类高毒性离子,可以在很低的剂量下对生物组织造成破坏。利用可见光将高毒的Cr(VI)还原为无毒的Cr(III)是一种有前景的方法,而金属有机骨架(MOF)作为一类优秀的多孔材料已在光还原Cr(VI)中得到应用。目前研究人员主要是在单组分MOFs中调控金属离子或有机配体的种类来增强其光催化还原Cr(VI)能力。然而,由于单组分MOFs对Cr(VI)吸附速率/容量低、吸光范围窄以及光生载流子分离效率差等原因,使得其光还原性能仍然很有限。而多元金属有机骨架材料因多组分间的协同作用可能是一种提高Cr(VI)光还原能力的有效策略。
  近日,中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室曹荣黄远标团队在科技部重点研发计划、国家自然科学基金项目、中科院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究项目及中科院青促会优秀会员项目、国家留学基金委资助下,与日本国立材料研究所教授叶金花合作,将卟啉单元插入到稳定的阳离子型多元MOF材料H2TCPP(I-)Meim-UiO-66中,由于该材料集宽可见光吸收能力的卟啉单元和强Cr2O72-吸附能力的阳离子结构于一体,有效地提高了Cr2O72-的光还原能力,并达到了MOF基材料可见光还原Cr2O72-的最高速率(13.3mgCr(VI)/gcatalyst/min),远高于传统MOF光催化剂,包括NH2-UiO-66(0.2mgCr(VI)/gcatalyst/min)和NH2-MIL-125(1.6 mgCr(VI)/gcatalyst/min)。结合实验表征和理论计算,作者提出了多元H2TCPP(I-)Meim-UiO-66对Cr2O72-的光还原机理。此工作表明,充分利用多元MOF中吸附和光敏性间的协同作用,可以有效提高光催化性能,并为设计更加高效的光催化材料铺平了道路。上述结果发表在Applied Catalysis B: Environmental上(2019, 253, 323-330),文章第一作者是在读博士研究生王旭生。
  此前,曹荣课题组在系列咪唑嗡盐功能化阳离子MOF材料中实现了:无需添加任何助催化剂,常压条件下高效催化CO2与环氧化物反应生成环碳酸酯(Chem. Sci. 2017, 8, 1570; Chem. Commun., 2018, 54, 342;Chem. Commun., 2019, 55, 4063; Inorg. Chem., 2018, 57, 2584; ChemCatChem, 2018, 10, 2036); 衍生N/卤素双掺杂碳材料高效催化氧还原(Sci. China. Mater. 2019, 62, 671)。

多元MOF光催化

多元MOF光催化
福建物构所等阳离子型多元MOF光催化研究取得进展
曹荣,农工民主党中央委员,研究员,博士生导师。现任中科院福建物构所所长,学术委员会委员,《中国化学》、《结构化学》、《无机化学学报》编委,中国科技大学、厦门大学及福州大学兼职博士生导师。2002入选中国科学院福建物质结构研究所“百人计划”,2003年获国家杰出青年基金,2004年获政府特殊津贴,2006年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。主要研究领域为无机-有机杂化材料及超分子化学、纳米分子材料、有机-无机复合膜及介孔材料等。承担了国家重大研究计划(973)、国家杰出青年基金、中科院“百人计划”、国家自然科学基金重大项目、面上项目、青年项目、省自然科学基金重点项目、中国科学院重点项目等多项研究课题。
黄远标,1980年出生,博士,副研究员。2009年6月博士毕业于复旦大学。同年7月加入中科院福建物构所,任助理研究员;2011年12月被评为副研究员。目前主要从事多孔材料金属-有机框架化合物的制备及催化的研究工作。迄今在Chem. Eur. J., J. Catal., Inorg. Chem., Organometallics等杂志发表论文近50篇,申请5项专利,其中2项获得授权。作为负责人主持两项国家自然科学基金,作为主要骨干参与一项科技部973项目。

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