钒金属中心MOF吸附并还原二氧化氮

近期有读者反映不能每天准时收到我们的推送，原因在于微信 平台新近改变了推送方式。为了避免类似情况， 请为“X-MOL资讯”设置星标（具体操作见 末动图），读完 章，先点“赞”、后“在看”，保持互动热度，就能及时收到每期推送啦。

具有氧化还原活性金属中心的金属有机框架（MOF）在催化合成、气体分离等领域具有潜在的应用。近日， 英国曼彻斯特大学的 杨四海/Martin Schr?der团队和 北京大学的 孙俊良团队 利用含有可变价态的钒金属中心的MOF——MFM-300 (V III, IV ) 对二氧化氮（N O2）进行吸附和还原，并通过原位X射线衍射技术揭示了二氧化氮分子与该活性MOF的相互作用。

近年来，MOF被广泛应用于气体吸附分离、催化合成等领域。杨四海/Martin Schr?der团队研发的MFM-系列MOF在气体吸附分离方面表现出诸多优异的性质。其中MFM-300 (Al) 和MFM-520 (Zn) 更因其具有极高的结构稳定性，被应用于吸附二氧化氮，从而受到广泛的关注。近日，该课题组 道了该系列中的又一MOF——MFM-300 (V III, IV )，同样对二氧化氮具有较高的吸附量（13.0 mmol/g, 1 bar, 298 K），不同的是该MOF中的钒金属中心具有氧化还原活性，使得二氧化氮分在被吸附于MFM-300 (V III ) 孔道中的同时被还原成一氧化氮，MOF的钒金属中心则由三价被氧化成四价。

Figure1. Views along the α -axis of the [VO 6 ]∞ chain in (a) MFM-300(VIII ) and (b) MFM-300(VIV ) as determined by high-resolution SPXRD data at 298 K. The proton of the bridging hydroxyl group in MFM-300(V III ) is highlighted in purple. Views along the c -axis of the (c) RS and (d) LS models showing the packing of guest molecules. Host-guest interactions are enlarged in (e) and (f) for the RS and LS model, respectively. (g) Extended chain structure of { N2 O4 ?NO 2 } ∞ in the LS model. V: green; O: red; C: grey; H: white; N of NO 2 : deep blue; N of N 2 O4 : light blue.

Figure 2. (a) Isotherms for NO2 uptake in MFM-300(VIV ) at 298-333 K (adsorption and desorption are marked with solid and open symbols, respectively). (b) Cyclic adsorption-desorption of NO2 in MFM-300(VIV ) at 298 K between 0-0.5 bar. Red bars show the residual NO2 in the MOF on pressure-swing desorption. (c) Variation of Q st and ΔS for NO 2 uptake in MFM-300(VIV ). (d) PXRD patterns of MFM-300(V): simulated (black), as-synthesised (red), and after adsorption and desorption of NO2 (blue). Comparison of (e) FTIR spectra and (f) X-band (9.87?GHz) EPR spectra of the freshly activated MFM-300(VIII ) and sample after adsorption and desorption of NO2 at 298 K.

Adsorption of nitrogen dioxide in a redox-active vanadium metal-organic framework material

Xue Han, Yuexian Hong, Yujie Ma, Wanpeng Lu, Jiangnan Li, Longfei Lin, Alena M. Sheveleva, Floriana Tuna, Eric J.L. McInnes, Catherine Dejoie, Junliang Sun, Sihai Yang, Martin Schr?der

J. Am. Chem. Soc., 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c06414

导师介绍

杨四海

https://www.x-mol.com/university/faculty/47878

Martin Schr?der

https://www.x-mol.com/university/faculty/34075

孙俊良

https://www.x-mol.com/university/faculty/8639