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楊四海等JACS: 金屬有機(jī)框架中原子分散的Cu位點(diǎn)用于NO2還原

金屬有機(jī)骨架(MOF)材料由于其結(jié)構(gòu)多樣性、內(nèi)在孔隙率和可設(shè)計(jì)等功能性，為制造單原子催化劑提供了一個(gè)極好的平臺(tái)。然而，由于表征方法有限和缺乏直接結(jié)構(gòu)信息，對(duì)原子分散的金屬位點(diǎn)的明確表征及其在催化中的作用闡明具有挑戰(zhàn)性。

曼徹斯特大學(xué)楊四海、Martin Schr?der和Daniel Lee等人報(bào)道了在環(huán)境溫度下對(duì)UiO-66中原子分散的銅位點(diǎn)在催化還原NO₂中的結(jié)構(gòu)和作用的綜合研究。

通過高角度環(huán)形暗場掃描透射電子顯微鏡、電子順磁共振光譜和非彈性中子散射證實(shí)了 UiO-66上銅位點(diǎn)的原子分散，并通過中子粉末衍射和固態(tài)核磁識(shí)別了它們的位置共振光譜。Cu/UiO-66催化劑在不使用還原劑的情況下，在25 ℃下對(duì)NO₂的還原表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。

在非熱等離子體激活下，在97%的NO₂轉(zhuǎn)化率下形成N₂的選擇性為88%，壽命>50小時(shí)，周轉(zhuǎn)頻率達(dá)到前所未有的6.1 h^-1。原位和操作紅外、固態(tài)核磁共振和EPR光譜揭示了銅位點(diǎn)在NO₂分子的吸附和活化中的關(guān)鍵作用，形成{Cu(I)···NO}和{Cu···NO₂}的加合物促進(jìn)NO₂向N₂轉(zhuǎn)化。

Atomically dispersed copper sites in a metal-organic framework for reduction of nitrogen dioxide. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c03036

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