Suppr超能文献

具有协同稳定性和反应性的多单元催化剂:用于有氧净化的多金属氧酸盐-金属有机骨架。

A multiunit catalyst with synergistic stability and reactivity: a polyoxometalate-metal organic framework for aerobic decontamination.

机构信息

Department of Chemistry, Emory University, Atlanta, Georgia 30322, USA.

出版信息

J Am Chem Soc. 2011 Oct 26;133(42):16839-46. doi: 10.1021/ja203695h. Epub 2011 Sep 29.

Abstract

A combination of polyanion size and charge allows the Keggin-type polyoxometalate (POM), CuPW(11)O(39), a catalyst for some air-based organic oxidations, to fit snuggly in the pores of MOF-199 (HKUST-1), a metal-organic framework (MOF) with the POM countercations residing in alternative pores. This close matching of POM diameter and MOF pore size in this POM-MOF material, Cu(3)(C(9)H(3)O(6))(2)[{(CH(3))(4)N}(4)CuPW(11)O(39)H] (1), results in a substantial synergistic stabilization of both the MOF and the POM. In addition, this heretofore undocumented POM-MOF interaction results in a dramatic increase in the catalytic turnover rate of the POM for air-based oxidations. While 1 catalyzes the rapid chemo- and shape-selective oxidation of thiols to disulfides and, more significantly, the rapid and sustained removal of toxic H(2)S via H(2)S + 1/2 O(2) → 1/8 S(8) + H(2)O (4000 turnovers in <20 h), the POM or the MOF alone is catalytically slow or inactive. Three arguments are consistent with the catalytic reactions taking place inside the pores. POM activation by encapsulation in the MOF likely involves electrostatic interactions between the two components resulting in a higher reduction potential of the POM.

摘要

多阴离子的大小和电荷的组合使得 Keggin 型多金属氧酸盐(POM)CuPW(11)O(39)成为一些基于空气的有机氧化反应的催化剂,可以紧密地适合 MOF-199(HKUST-1)的孔道,MOF-199 是一种具有 POM 抗衡离子位于交替孔道中的金属有机骨架(MOF)。在这种 POM-MOF 材料Cu(3)(C(9)H(3)O(6))(2)[{(CH(3))(4)N}(4)CuPW(11)O(39)H](1)中,POM 直径和 MOF 孔径的紧密匹配导致 MOF 和 POM 都得到了显著的协同稳定。此外,这种迄今为止未被记录的 POM-MOF 相互作用导致 POM 用于基于空气的氧化反应的催化周转率大幅增加。虽然 1 可以快速催化化学选择性和形状选择性地将硫醇氧化为二硫化物,更重要的是,通过 H(2)S + 1/2 O(2)→ 1/8 S(8) + H(2)O(<20 h 内 4000 次转化)快速且持续地去除有毒的 H(2)S,但 POM 或 MOF 单独使用时催化速度较慢或没有活性。有三个论点与在孔道内发生的催化反应一致。POM 通过封装在 MOF 中被激活,可能涉及两个组件之间的静电相互作用,导致 POM 的还原电位更高。

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