近年来,金属有机多面体(Metal-Organic Polyhedra,MOPs)因其有趣的结构一直以来深受研究者的的关注。基于这样的结构,MOPs在吸附、催化、生物等领域有着诱人的应用前景。然而,MOPs的低分散性和稳定性限制了它在现实中的应用。
为了解决这一问题,南京工业大学的孙林兵和北京工业大学李建荣合作,巧妙地运用双溶剂策略将4种MOPs(由Cu和4种不同羧酸配体制备的MOP-SO3H、MOP-OH、MOP-Bu、MOP-NH2)成功引入到介孔SiO2材料SBA-16的孔腔中,提高了MOPs的稳定性和分散性。相关研究成果以“Fabrication of Isolated Metal–Organic Polyhedra in Confined Cavities: Adsorbents/Catalysts with Unusual Dispersity and Activity”为题于4月6日在线发表在《美国化学会志》杂志上(J. Am. Chem. Soc., 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b01207)。
文中他们系统研究了系列复合物MOPs@SBA-16的催化、吸附性能及稳定性。(1)为了探究在限定空间里MOPs的分散态,研究者以CO2和丙烯(C3H6)作为吸附对象进行实验,结果表明,与块体MOPs相比,限定在SBA-16腔中的MOPs展现出更好的吸附CO2和丙烯性能。(2)作者比较了SBA-16、MOP-SO3H和复合物MS-SO3H的苯乙烯开环催化氧化性能。测试结果表明,相对于块体MOPs而言,复合物有着更好的催化效率和更快的速率。(3)此外,在相对潮湿的环境中MOPs@SBA-16依然能够保持优良的催化性能和结构稳定性。
通过使用双溶剂策略,疏水性溶剂和包含前驱体的亲水性溶液之间表面张力很大,这就可以将前驱体导入亲水性的空腔,避免了MOPs在孔外形成。
图1 利用双溶剂策略在介孔二氧化硅SBA-16孔腔内合成MOP-SO3H示意图(a)在疏水性正己烷分散SAB-16(b)加入包含MOPs前驱体的亲水甲醇(c)加入诱导物合成MOPs,图来源:J. Am. Chem. Soc.
图2 SBA-16、MOP-SO3H和复合物MS-SO3H的苯乙烯开环催化氧化性能,图来源:J. Am. Chem. Soc.
(摘编自 材料牛)