厦大汪骋JACS：金属有机骨架中相邻的Zn-Zr位点用于CO2加氢

Nanoyu

2021-06-07

ZrZnO_x型催化剂通过ZnO_x型催化剂与ZrO_x催化剂的协同作用，催化二氧化碳（CO₂）加氢制甲醇（MeOH）。

近日，厦门大学汪骋教授报道了在金属有机骨架（MOF）中构建了Zn²⁺−O−Zr⁴⁺位点，以揭示甲醇生产所需的结构条件。

文章要点

1）研究人员采用ZnEt₂后合成处理MOF-808的Zr₆(μ₃-O)₄(μ₃-OH)结点用于获得Zn²⁺−O−Zr⁴⁺位点，和一种温和的热处理，用以去除封端配体并为催化提供裸露的金属位点。

2）实验结果显示，该催化剂在250 °C的CO₂加氢反应中表现出>99%的甲醇选择性，时空产率高达190.7 mg_MeOH g_Zn⁻¹ h⁻¹。

3）X射线吸收光谱分析表明，催化剂中存在Zn²⁺−O−Zr⁴⁺中心，而不是Zn_mO_n团簇。程序升温脱附（TPD）和H/D交换测试表明，Zn²⁺中心活化了H₂。此外，开放的Zr⁴⁺中心同样至关重要，没有开放的Zr⁴⁺中心的其他MOF的Zr基节点上支撑的Zn²⁺中心并不能产生MeOH。CO₂的TPD揭示了反应条件下碳酸氢盐在Zr⁴⁺中心分解对于CO₂活化的重要性。

这项研究为阐明双功能催化中心的结构细节提供了独特的机会。

参考文献

Jingzheng Zhang, et al, Neighboring Zn−Zr Sites in a Metal−Organic Framework for CO₂ Hydrogenation, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c03283

https://doi.org/10.1021/jacs.1c03283