具有原子级精确结构的金属纳米团簇激发了人们对催化的兴趣。不幸的是,它们的高聚集趋势和表面配体的空间阻力带来了巨大的挑战。
近日,中科大江海龙教授通过静电吸引和配位相互作用,将UiO-66-X (X = H、NH2、OH和NO2)组装到原子级精确的Au25(Capt)18(Capt = captopril)上。
文章要点
1)当除去Au25(Capt)18和MOFs之间的界面硫醇配体时,由于MOFs诱导的空间限制,Au25 NCs的聚集被抑制。
2)正如所预期的,在糠醛的催化氧化酯化中,所得的具有表面清洁的Au25 NCs的Au25@UiO-66-X显示出比原始Au25(Capt)18高得多的活性。值得注意的是,基于实验和理论结果,研究人员发现官能团的给电子和吸电子效应产生了不同的Au25电子态,这与Au25@ UiO-66-X上不同的底物吸附能有关。
3)结果,由MOF孔壁上悬挂的不同基团产生的Au25周围的调制微环境导致Au25@ UiO-66-X明显不同的活性,其中Au25@UiO-66-NH2在糠醛氧化酯化中活性最高。相比之下,当Au25(Capt)18负载在MOF表面上时,它们表面配体的去除诱导Au25在相同条件下迁移和生长,导致活性大大降低。
这项研究首次证明了空间限制和孔壁工程的MOFs协同工作的金属纳米中心,以增强催化作用。
参考文献
He Wang, et al, Surface-Clean Au25 Nanoclusters in Modulated Microenvironment Enabled by Metal−Organic Frameworks for Enhanced Catalysis, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c09136
https://doi.org/10.1021/jacs.2c09136