ACS Appl. Mater. Interfaces: 双金属Cu-Zn MOF-74催化剂的机械化学非晶化，用于选择性CO2还原制甲醇

雨辰

2021-01-09

选择性催化还原二氧化碳制甲醇在化学工业中具有极其重要的意义。它缓解了现代社会的两个关键问题，即气候变化和对化石燃料的依赖。当前，最常用的催化剂是基于铜和锌的混合相，其中高活性铜物种的表面是催化剂性能的关键因素。鉴于近年来球磨法可控合成双金属MOF-74材料的研究取得了突破性进展，有望研究ZnCu-MOF-74在催化CO₂还原方面的潜力。

有鉴于此，克罗地亚的Krunoslav Užarević和斯洛文尼亚国家化学研究所的Blaž Likozar等人，测试了装饰有易于接触且均匀分布的Zn和Cu金属位点的纳米级通道是否有利于催化CO₂还原。

本文要点

1）与无活性单金属Cu-MOF-74不同，ZnCu-MOF-74对甲醇合成具有中等的催化活性和选择性。有趣的是，去溶剂化的ZnCu-MOF-74的合成后机械化学处理导致非晶化，并且尽管破坏了有序且多孔的MOF-74结构，但催化剂的活性和选择性均显着提高。该结果强调了缺陷对于MOF催化活性的重要性以及无定形MOF被视为多相催化剂的潜力。

2）应用扫描电子显微镜（SEM），X射线粉末衍射（XRD）和13C魔角自旋核磁共振（MAS NMR）建立定量的构效关系。速率反应动力学的表观活化能表明了不同的途径机理，主要是通过反向水煤气变换（RWGS）。

3）通过分析金属-有机框架纳米材料的稳定性或降解性，评估了长时间的流生产力、稳定性和失活时间。可扩展的MOF生产工艺使后者在新兴的工业脱碳中更具吸引力，尤其是对于碳捕获和利用（CCU）或氢载体存储。

参考文献：

Tomislav Stolar et al. Scalable Mechanochemical Amorphization of Bimetallic Cu−Zn MOF-74 Catalyst for Selective CO₂ Reduction Reaction to Methanol. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021.

DOI: 10.1021/acsami.0c21265

https://doi.org/10.1021/acsami.0c21265