金属有机框架的金属精通

MOF中金属的严格定义比例使其成为新型催化剂生成的理想起始原料。加热双金属金属有机骨架(MOF)直至其多孔结构塌陷成纳米颗粒，可能是制备催化剂的高效方法。KAUST和西班牙研究人员现已使用这种新颖的催化剂设计方法来制备一种坚固的催化剂，该催化剂以前所未有的选择性将二氧化碳(CO 2)转化为一氧化碳(CO)气体。

KAUST率先采用这种方法的好处在于，它可以生成混合金属催化纳米颗粒，这些纳米颗粒已被证明很难用常规方法制造。

捕获CO 2排放并将温室气体催化转化为CO(一种有价值的化学原料)，是减少与气候变化相关的温室气体的一种选择。KAUST的研究工程师Samy Ould-Chikh说，贵金属可以催化这种反应，但它们昂贵且供应有限。

“氧化铁催化剂是一种廉价的替代品，” Ould-Chikh说。“但是，在存在CO的情况下，铁会渗碳形成碳化铁，从而导致副产物形成和催化剂失活。”

将钛添加到催化剂颗粒中可以使氧化铁稳定以防止渗碳。然而，铁和钛前体之间的化学不相容性使得不可能以必要的比例合成掺入两种金属的均质混合物的纳米颗粒。为了克服这一限制，研究小组转向了MOF，这是一种由金属离子通过碳基连接剂连接在一起的多孔材料。

研究工程师Adrian Ramirez Galilea说：“ MOF的使用使我们能够完美地控制母体MOF中的铁钛比。” 加热分解MOF的有机部分，留下两种金属，以所需比例均匀混合，并以纯净的八面体纳米颗粒的形式反映了母体MOF的结构。

纳米颗粒以100%的选择性将CO 2转化为CO，使用几天后没有失活的迹象。Gascon说：“我们的初步计算表明，具有这种原子比的纳米颗粒应该能够胜任这项工作;但是，结果远远超出了我们最初的预期。”

在继续探索铁钛纳米催化剂的性质和反应性的同时，研究小组正在以同样的方式研究由MOF制成的其他金属催化剂体系。拉米雷斯·伽利莱亚(Ramirez Galilea)说：“ MOF的使用为合成使用传统方法无法制备的新型催化剂开辟了道路。”

“我们正在研究从传统的热催化到光和光热催化的各种金属组合，”该研究的负责人Jorge Gascon补充说。“本文只是冰山一角。”

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