金属有机框架材料MOF(Ni)-74催化剂简介

MOF(Ni)-74是一种以镍离子（Ni²⁺）为金属节点、2,5-二羟基对苯二甲酸（DOBDC）为有机配体构建而成的金属有机框架材料（Metal–Organic Frameworks，简称MOFs）。该材料属于MOF-74系列中的一员，也被称为CPO-27-Ni，具有规则的管状孔道结构和高比表面积，特别适用于气体吸附、催化反应和电化学应用等多功能催化领域。

一、结构与基本特性

MOF(Ni)-74的骨架结构由Ni²⁺与DOBDC构成六配位节点，延展成一维的六方通道结构，其孔径约为11 Å，比表面积可达1200~1500 m²/g。由于DOBDC上的羟基与羧酸基既能提供良好的配位能力，又可调控骨架的电荷分布，使MOF(Ni)-74具有高度有序性与化学稳定性。

主要结构特点：

多孔性强，具有开放式金属位点；

结晶性好，具备较强的热稳定性（通常可耐300°C以上）；

在弱酸或中性水溶液中表现出良好稳定性；

可负载或锚定其他催化分子（如金属、酶、纳米粒）进一步功能化。

二、催化性能与应用

MOF(Ni)-74因其独特的结构，在多种催化反应中表现出良好的催化活性和选择性，尤其是在以下几个方面具有代表性：

1. 有机小分子催化反应

开放的Ni²⁺配位位点可作为Lewis酸中心，催化C–C键形成、酯化反应、醇氧化反应等。例如：

羧酸与醇的酯化反应；

烯烃环氧化、醛还原等反应；

催化二氧化碳环化合成碳酸酯。

2. 电催化和光催化反应

MOF(Ni)-74具有良好的电导率调控潜力，可在其框架中掺杂导电助剂（如碳材料、MXene、石墨烯等）后用于：

氧还原反应（ORR）与析氢反应（HER）；

光催化产氢或光降解有机污染物；

可作为电极材料应用于超级电容器或锂电池。

3. 二氧化碳吸附与催化转化

Ni-MOF-74具有高CO₂亲和性，开放金属位点能增强对CO₂的化学吸附能力，常被用于：

CO₂捕集材料；

CO₂催化还原为CO、甲醇等；

CO₂插层反应中间体的储存载体。

三、制备方法与调控

MOF(Ni)-74的制备主要采用溶剂热合成法：

将Ni(NO₃)₂·6H₂O与DOBDC在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇和水的混合溶剂中加热反应（120–150°C，数小时）；

反应结束后经洗涤、干燥和活化处理，得到晶型良好的MOF(Ni)-74；

为提高其导电性、机械稳定性，常与导电材料（如碳黑、碳纳米管）复合或进行表面修饰。

此外，可通过调控合成条件（如溶剂配比、反应温度、前驱体浓度）实现粒径控制、孔道结构调节和功能化修饰，从而满足不同催化应用的需求。

四、总结与前景

MOF(Ni)-74是一种具有高孔隙率、可调结构、可修饰性的功能性金属有机框架材料，已在异相催化、有机反应、电催化、环境治理等领域展示出良好的应用前景。未来的发展方向包括：

多功能杂化催化剂的构建（如负载单原子催化剂、金属团簇）；

探索其在新能源转化（如CO₂电还原、N₂还原、OER）中的催化机制；

开发绿色、可规模化的合成工艺，推动其工业化应用。

供应商：西安齐岳生物科技有限公司

用途：科研

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