近日，《国家科学评论》在线发表了中国科学技术大学江海龙教授和姚涛教授的研究成果，该研究团队在利用MOF封装金属纳米团簇过程中，发现了通过系统调节MOF与金属纳米团簇表面配体之间相互作用可以增强金属纳米团簇的催化性能。
研究人员通过配位化学和静电作用的协同自组装策略，成功将Au25(Cys)18纳米团簇嵌入到M-MOF-74（M=Zn、Ni、Co、Mg）中。研究发现，封装于M-MOF-74中的Au25(Cys)18 NCs表现出了与自由状态下不同的荧光特性，这归因于MOF对Au25(Cys)18 NCs表面配体的振动模式施加了空间限制，显著提升了Au25(Cys)18 NCs在2-硝基苯甲腈的串联加氢反应中的催化性能。此外，通过X射线吸收光谱分析，观察到Au25(Cys)18纳米团簇的电子密度及其核心的Au–Au键长可以根据M-MOF-74与Au25(Cys)18 NCs之间的相互作用强度进行系统调节。这种调节作用增强了Au25(Cys)18 NCs的催化可及性，并促进了催化过程中Au25(Cys)18 NCs与反应底物之间的电子转移，从而有效地提升了催化效率。实验结果显示，不同金属节点的M-MOF-74对Au25(Cys)18 NCs催化活性的影响顺序为：Ni > Co > Zn > Mg。
图1. Au25@M-MOF-74（M=Zn、Ni、Co、Mg）的合成以及通过调节MOF孔壁上的金属节点实现Au25(Cys)18微环境调控以增强催化作用
这是首次报道通过调节MOFs与金属纳米团簇表面配体的相互作用来增强其催化性能的研究。这一发现为设计和优化具有高催化性能的金属纳米团簇/MOFs复合材料提供了新的策略。
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