Suppr超能文献

用于化学固定一氧化碳的氮杂环卡宾功能化金属有机框架材料

N-heterocyclic carbene-functionalized metal-organic frameworks for the chemical fixation of CO.

作者信息

Jiang Yilin, Zhang Xu, Fei Honghan

机构信息

Shanghai Key Laboratory of Chemical Assessment and Sustainability, School of Chemical Science and Engineering, Tongji University, 1239 Siping Rd., Shanghai 200092, P. R. China.

出版信息

Dalton Trans. 2020 May 26;49(20):6548-6552. doi: 10.1039/d0dt01022g.

Abstract

N-heterocyclic carbenes (NHCs) are a class of molecules with a lone pair of carbene electrons and thus, they have the ability to activate CO2 to form imidazolium carboxylates. The incorporation of activated, metal-free NHC moieties into metal-organic frameworks (MOFs) without the decomposition of metal-carboxylate coordination motifs is highly desired owing to the high CO2 affinity and versatile chemical functionalities in MOFs. Herein, we have summarized the recent in situ generation approaches to form metal-free NHC-functionalized MOFs, which are a unique class of CO2-conversion catalysts with high catalytic activity, selectivity and stability, superior to those of homogenous and other heterogeneous NHC analogues. The NHC-functionalized MOFs for catalytic CO2 reduction include reactions such as the hydroboration of CO2, hydrosilylation of CO2, N-methylation using CO2 and hydrogenation of CO2 to formic acid. Overall, the synthetic strategy of metal-free NHC-functionalized MOFs, the unique catalytic pathways of NHC-functionalized MOFs, and potentially new research directions of NHC-functionalized MOFs are discussed, which will guide researchers to attempt to design new NHC-MOFs and extend their catalytic applications in the chemical fixation of CO2.

摘要

N-杂环卡宾(NHCs)是一类具有孤对卡宾电子的分子,因此,它们有能力活化二氧化碳以形成咪唑鎓羧酸盐。由于金属有机框架(MOFs)对二氧化碳具有高亲和力和多样的化学功能,因此非常希望在不分解金属-羧酸盐配位 motif 的情况下,将活化的、不含金属的 NHC 部分引入到 MOFs 中。在此,我们总结了近期形成不含金属的 NHC 功能化 MOFs 的原位生成方法,这些是一类独特的二氧化碳转化催化剂,具有高催化活性、选择性和稳定性,优于均相和其他非均相 NHC 类似物。用于催化二氧化碳还原的 NHC 功能化 MOFs 包括二氧化碳的硼氢化、二氧化碳的硅氢化、使用二氧化碳的 N-甲基化以及二氧化碳加氢生成甲酸等反应。总体而言,讨论了不含金属的 NHC 功能化 MOFs 的合成策略、NHC 功能化 MOFs 独特的催化途径以及 NHC 功能化 MOFs 潜在的新研究方向,这将指导研究人员尝试设计新的 NHC-MOFs 并扩展其在二氧化碳化学固定中的催化应用。

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