刘鸣华

(国家纳米科学中心，北京100190)

催化功能MOFs的精准构筑：选择性加氢反应调控器

刘鸣华

(国家纳米科学中心，北京100190)

α,β-不饱和醇是香料、香精、医药等的原料和中间体，其主要由α,β-不饱和醛加氢制得。然而，热力学上易于C＝C双键加氢，通常不饱和醇的收率较低。目前，用于该体系的典型催化剂是以金属氧化物为载体的负载型催化剂，即活性组分分散在载体的表面。通常，活性组分与载体的接触界面是C＝O双键加氢的催化位点，而“裸露”的活性组分表面易于催化C＝C双键加氢。因而，负载型催化剂很难实现C＝O双键的定向催化。显然，如何有效地实现C＝O双键活化和降低其加氢反应的能垒是尚待解决的关键科学问题之一。

近日，国家纳米科学中心唐智勇、李国栋和赵惠军等合作，在多级次纳米结构复合催化剂的设计、精准构筑及其催化α,β-不饱和醛加氢制备不饱和醇方面取得了重要进展1。相关研究成果于2016年10月5日在Nature杂志在线发表(http:// www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/ nature19763.html)。

MOFs具有大的比表面积和规整的孔道结构，有利于底物和产物分子的扩散和传输。更为重要的是，MOFs中含有丰富的配位不饱和金属位点，这些金属位点不但易于调换，而且可以作为路易斯酸(Lewis acid)与C＝O双键中氧原子的孤对电子相互作用，从而弱化C＝O双键的键能，促进不饱和醇的生成。唐智勇研究员团队提出用MOFs作为选择性加氢反应的调控器，巧妙地设计和精准构筑了三明治结构MIL-101@Pt@MIL-101催化剂(见图1)，其特点如下：(1)铂纳米粒子被MOFs包覆，即铂表面具有均一催化位点，易于实现定向催化。……