基于金属有机框架金属纳米复合材料的设计、合成与多相催化性能研究

In recent years, numerous research about metal nanoparticles stabilized by metal-organic frameworks (MOFs) for catalysis have been explored, while reports on various functions setting in a MOF-based nanocomposite are still very rare. This project is oriented to heterogeneous catalysis performance based on the design and optimization of composite catalyst with material structure characterization and performance study as the main means. We are going to design and synthesize multifunctional MOF-based composite to synergistically catalyze the hydrolysis of ammonia borane and organic reactions with low cost, great efficiency and good recyclability. We would also explore the internal correlations and general rules among the composition, structure and catalytic properties, and then discuss the influence of metal components, size and morphologies as well as MOF selection on the target catalysts based on the structure-property relationship. With constantly optimizing the research approach, we hope to obtain cheaper and more effective catalytic system, realizing rapid kinetics of heterogeneous catalysis under ambient conditions by making full use of abundant solar energy resources during the catalytic process.

近几年，虽然基于金属-有机框架（MOFs）及其纳米复合材料在催化领域方面的研究已有大量报道，但大部分催化剂功能单一，应用范围十分有限。本项目拟通过不同的合成策略，以多相催化反应性能为导向，以复合催化剂的设计和优化为基础，以材料结构表征与性能研究为主要手段，旨在设计合成廉价、高效、循环性能好的多功能MOF复合催化剂，协同催化硼胺水解制氢和有机化学反应。通过研究催化剂的成分、结构与催化反应动力学之间的内在联系总结相应规律，根据构-效关系探讨金属成分、尺寸和形貌及MOF的选择对目标催化剂的性能影响，不断优化研究方案，有望得到更加低廉、高效的催化剂，使催化剂充分利用丰富的太阳能资源，实现室温条件多相催化的高效进行。

基于金属-有机框架（MOFs）及其纳米复合材料在催化领域方面的研究已有大量报道，但大部分催化剂功能单一，应用范围十分有限。本项目已通过不同的合成策略，以多相催化反应性能为导向，以复合催化剂的设计和优化为基础，以材料结构表征与性能研究为主要手段，成功合成出廉价、高效、易于批量制备且长期稳定的MOF基复合催化剂。并实现了温和条件下硼胺水解制氢和多相有机化学反应的协同催化。取得了丰硕的研究成果，在国际期刊Nature Communication，Coordination Chemistry Reviews，Small, ACS Appl. Mater. Interfaces，Dalton Trans. 发表SCI一区论文四篇，二区论文一篇，影响因子超过40。本项目设计合成的新型、具有多种功能的MOF 基过渡金属复合材料，可有效催化储氢材料产氢，或充分吸收并转化太阳光用于工业生产领域，将在新能源的开发利用和精细化学品的合成中起到重要的推动作用。