王训 : 锆卟啉基MOF中空纳米管负载贵金属单原子及其光催化制...

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       单原子催化剂(SACs)，即固定于衬底上的孤立金属原子，是催化领域最新研究前沿之一。由于原子级分散催化剂具有原子效率的最大化以及独特的活性位点，与体相催化剂在性质上具有很大程度的不同。然而，合成稳定、高负载量的SACs仍然是一个重大的挑战。由于单金属原子的表面能高于相应的纳米粒子，在实际反应中，原子易于聚集形成大的纳米颗粒。包括零价或者低价孤立贵金属的稳定催化复合物在经典的配位化学中较为常见。通过对这些化合物进一步的研究表明，其中大部分是四面体和平面四边形配合物，因此从本质上更稳定。最近，由金属离子/团簇和功能化有机基团组成的金属-有机框架(MOFs)，由于其清晰的分子构建模块、可调功能基团以及高效配位位点，有望作为SACs的良好衬底。

        近日，清华大学王训教授等将各种贵金属单原子成功负载于锆卟啉MOF中空纳米管(HNTM)，并在Angew. Chem. Int. Ed.上发表了题为“Zirconium-Porphyrin-Based Metal-Organic Framework Hollow Nanotubes for Immobilization of Noble-Metal Single Atoms”的研究论文。上述负载结果通过像差校正扫描透射电子显微镜(AC-STEM)以及同步辐射X射线吸收精细结构光谱证实。由于中空结构和优异的光电化学性能，HNTM-Ir/Pt具有优秀的可见光催化分解水制氢活性。将单原子固定于中空结构MOFs有望为扩大MOFs的潜在应用铺平道路。

锆卟啉MOF中空纳米管(HNTM)负载贵金属单原子(HNTM-M)制备过程示意图。