新型纳米金属-有机框架化合物可见光催化转化二氧化碳研究

This project intends to design and synthsize a series of functional nitrogen aromatic ring ligands with -NH2、-OH、-COOH groups, and prepare nanoscale metal-organic frameworks (nanoMOFs) with open metal sites and functional groups, assembled from ligands and transition metals or other metals. It is expected that extensive research endeavoring on nanoMOFs will facilitate the discoveries of new materials with high catalysis conversion properties for CO2, the products can be HCOOH、CO、CH4、carboxides、or alkane. Further study on their visible-light photocatalytic conversion mechanism, which will provide foundation for practical adsorption and catalysis conversion technology.

本项目拟设计合成一系列含氨基、羟基、羧基等官能团的含氮芳环配体，将这些配体与过渡金属或其它金属进行组装，设计合成这些官能团修饰的具有开放金属位点的新型纳米尺度金属-有机框架化合物 (nanoMOFs)，并对其可见光催化转化CO2进行研究，转化产物可以是HCOOH、CO、CH4、羰基有机物、烷烃等。力争得到催化转化率高的nanoMOFs。进一步研究其催化转化机理，为可见光催化转化CO2提供理论依据和应用借鉴。

金属-有机框架化合物（metal-organic frameworks，简称MOFs）在催化、导电、手性、磁性、非线性及吸附等方面表现出诸多优异性能而备受关注。越来越多的化学工作者致力于对MOFs催化还原二氧化碳方面的研究。CO2催化还原二氧化碳方面的探索虽然取得了一定的进展和成效，但是我们面临的形势依然严峻，任重远。为设计和制备性能更加优异的CO2催化转化材料，本项目从CO2气体与氨基、羟基、羧基等官能团及开放金属位点具有特殊的亲和作用出发，通过设计合成含有这些功能基团的含氮芳环配体，将这些配体与过渡金属或其它金属进行组装，设计合成具有这些官能团修饰的具有开放金属位点的MOFs，并对这些MOFs进行一系列的结构测试和表征，进而研究这些MOFs的结构与CO2气体催化转化之间的关系。探讨光催化机理及其影响因素，寻找结构特点与吸附性质之间的关系，为形成实用、新型的光催化转化CO2的MOFs催化剂提供理论依据和实验支持。