Angew. Chem. Int. Ed.熱門文章：多殼中空MOFs

【引言】

由金屬中心或金屬簇和多功能有機配體組裝的MOFs在最近幾十年仍是最吸引人的研究領域之一。MOFs擁有統一和可調諧的微孔結構與大型的表面區域，應用于氣體吸附、催化和藥物輸送等領域。而對MOF形狀、尺寸、空隙結構的合理設計和控制在實際應用中是個挑戰，特別是對各種無機空心納米結構的開發。中空MOF作為奇特的材料具有諸如多殼結構的復雜結構。這些結構不但能改善MOF的性質還能賦予MOFs新的功能。含有大型封閉空腔和薄殼的中空MOF由于其封閉空間可用于催化、藥物傳輸、能源儲存等化學儲存和隔離而引起廣泛的研究興趣。

【成果簡介】

近日，南京工業大學霍峰蔚（通訊作者）和北京化工大學劉軍楓（通訊作者）等人在Angew. Chem. Int. Ed.上發表了一篇題為“Multi-Shelled Hollow Metal–Organic Frameworks”的文章。該研究組通過晶層逐步生長和后續刻蝕過程構建了晶層多殼的中空Cr-MOF(MIL-101)。這項合成策略取決于非均一的MOF的晶體外層比晶體內層的化學鍵更穩固，這樣才能被醋酸選擇性刻蝕。MOF成核和結晶過程中通過刻蝕改變空穴尺寸和每層的殼壁厚度。最終得到的多殼層中空MIL-101晶體在苯乙烯的氧化過程中表現出顯著地催化活性。

【圖文導讀】

圖1： 固態MIL-101(Cr)、SSHM（一次刻蝕）、DSHM（二次刻蝕）、TSHM（三次刻蝕）的TEM和HRTEM圖

(a-b)固態MIL-101(Cr)的TEM和HRTEM圖；

(c-d)固態MIL-101(Cr)經過第一次刻蝕后得到SSHM的TEM和HRTEM圖；

(e-f) 固態MIL-101(Cr)經過第二次刻蝕后得到DSHM的TEM和HRTEM圖；

(g-h)固態MIL-101(Cr)經過第三次刻蝕后得到TSHM的TEM和HRTEM圖。

圖2：中空MOF在時間梯度下刻蝕(MSHM)的空穴尺寸及一次刻蝕(SSHM)和二次刻蝕(DSHM)在不同刻蝕時間下的空穴尺寸

(a)中空MOF在時間梯度下刻蝕(MSHM)的空穴尺寸變化；

(b-d)一次刻蝕(SSHM)在不同時間下的空穴尺寸的TEM圖；

(e-g)二次刻蝕(DSHM)在不同時間下的空穴尺寸的TEM圖。

圖3：MSHMs隨著刻蝕液濃度改變的空腔大小和殼壁厚度的改變

(a-c) MIL-101(Cr)分別在刻蝕濃度低、中、高下的空腔大小和殼壁厚度；

(d-f) 一次刻蝕(SSHM)分別在刻蝕濃度低、中、高下的空腔大小和殼壁厚度；

(g-i) 二次刻蝕(DSHM)分別在刻蝕濃度低、中、高下的空腔大小和殼壁厚度。

圖4：不同刻蝕程度的中空MOFs在叔丁基過氧化氫(TBHP)作為氧化劑的苯乙烯的氧化過程的催化

(a)叔丁基過氧化氫(TBHP)作為氧化劑的苯乙烯的氧化過程。反應條件：催化劑10mg，苯乙烯(2mmol)，TBHP(6mmol)在乙腈溶液中，80℃下反應12h；

(b)苯乙烯的氧化由不同刻蝕程度的中空MOFs催化的轉化率和選擇性；

(c) 將TSHM作為催化劑及不同循環次數下的苯甲醛的產率和選擇性。

【展望】

該項研究將為合理的設計和合成多殼層中空結構和進一步擴大應用提供思路。

【文獻信息】

文獻鏈接：Multi-Shelled Hollow Metal–Organic Frameworks(Angew. Chem. Int. Ed.2017 , DoI:10.1002/ange.201701604 )

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