吡唑基MOF实现强碱条件下异相可循环的CO2固化

化石燃料燃烧可以供给丰富的二氧化碳（CO₂），作为环境友好的C1原料，CO₂的化学固定被认为是非常有前景的绿色有机合成方法之一。然而，CO₂分子的热化学稳定性和动力学惰性使其异相催化转化合成高价值的化学品依然成为一种挑战。同时，CO₂的有机转换需要强亲核分子和苛刻的反应条件，包括碱性有机分子（如DBU）实现CO₂分子的活化与转运。

金属有机框架（MOFs）是一类高结晶性的固态多孔材料，这类材料具有大比表面积和有序孔径，由此成为非常有潜力的固态CO₂吸附和催化转化材料。绝大部分MOF基于羧酸配体进行设计且在碱性条件下易分解。吡唑中N-H键的高pK_a值实现了金属与配体在碱性条件下稳定的配位键，使吡唑类MOF成为为数不多可在强碱条件下不易分解的MOF拓扑结构，有望实现高效CO₂固化的可循环催化。

近日，同济大学化学科学与工程学院的费泓涵教授（点击查看介绍）课题组首先合成了氨基对苯吡唑配体，并组装氨基修饰的吡唑基MOF。随后，他们通过连续两步的后修饰反应（分别为共价键修饰和配位键修饰）构建了拥有Ag-S官能团的吡唑类MOF（称为NiBDP-AgS）。NiBDP-AgS不但具有良好的CO₂捕获能力，而且是环丙胺与CO₂环羧化以及氮-苯基-炔丙胺与CO₂环羧化的高活性催化剂，在常压CO₂的条件下即可定量转化前驱物生成噁唑烷酮等高价值的化学品。更重要的是，这两种催化反应可在碱性环境条件下进行，即使在多达200 mol%的有机碱（如DBU）的作用下，NiBDP-AgS催化剂可催化10个循环且不失活，实现了异相可循环的CO₂化学固定。

相关成果近期发表在Chemical Communications 上，课题组的硕士生杨慧敏为论文的第一作者，费泓涵教授为通讯作者。

该论文作者为：Huimin Yang, Xu Zhang, Guiyang Zhang and Honghan Fei

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

An alkaline-resistant Ag(I)-anchored pyrazolate-based metal–organic framework for chemical fixation of CO₂

Chem. Commun., 2018, 54, 4469, DOI: 10.1039/C8CC01461B

导师介绍

费泓涵

http://www.x-mol.com/university/faculty/35075