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南开大学程鹏教授团队：MOFs上的界面工程构筑高性能多相催化剂
近日，南开大学程鹏教授团队的AMR述评文章“Constructing High-Performance Heterogeneous Catalysts through Interface Engineering on Metal-Organic Framework Platforms”在线发表。文章总结了界面工程在构筑MOFs基高性能多相催化剂以及在能源环境催化应用方面的最新进展，同时展望了该领域的发展前景。
关键词：金属有机框架，界面工程，多相催化
01 文章内容简介
多相催化将现代化学工业推向了前所未有的发展水平，特别是在过去的一个世纪里，催化过程为全球经济的繁荣和人类生活方式的现代化做出了重大贡献。80%的化学过程涉及催化技术：从肥料的生产、高性能聚合物的合成到抗癌药物的开发，开发高效、稳定、低能耗的多相催化剂是实现可持续未来的关键。与传统的多孔材料相比，MOFs因其超高的比表面积和孔隙率，为催化反应提供了巨大的活性界面和可设计空间。通过金属有机框架（MOFs）平台构建高性能多相催化剂体系受到了极大的关注。
我们课题组在MOFs基高性能催化剂的设计合成及其在载能小分子催化转化等领域取得一系列重要进展。在这篇述评文章中，我们总结了课题组基于界面工程构建MOFs基多相催化剂的最新研究成果，从催化剂的理性设计、合成策略以及特定催化反应中催化剂结构与活性的构效关系等方面系统介绍了MOFs上各个组分的协同作用。首先，我们介绍了金属/金属氧化物纳米颗粒和MOF之间的高效催化活性界面的构筑。然后我们讨论了分子催化剂-MOFs复合催化剂的合成及其催化活性的改善。在第三部分中，我们重点关注了MOFs材料本身固有可调节性对其表面结构的改性。最后，我们讨论了在MOFs平台上的界面工程构建高性能多相催化剂目前存在的挑战和未来的发展前景。基于对MOFs基多相催化剂中界面工程的深入理解与实践，希望该评述为高性能相催化剂的精确设计和合成提供一些启发。
02 AMR：您选择该领域的初心是？
作者团队：
多相催化对提高能源利用效率、促进清洁能源开发、减少环境污染、推动绿色化学、应对气候变化、促进经济发展、提升生活质量和推动科学研究等方面具有重要意义，它是实现可持续发展和应对全球环境挑战的关键技术之一。MOFs为催化机理研究和新型催化剂设计提供了理想的平台，在能源转化、环境治理等领域具有广泛的应用前景，并展现出巨大的科研和工业应用潜力。
03 AMR：您对该领域的发展有何发展愿景？
作者团队：
金属有机框架材料（MOFs）在多相催化中的发展前景非常广阔。
通过开发新的合成方法和策略以及计算机模拟和理论计算的辅助，可以精准设计具有特定催化性能的MOFs材料。通过界面工程化学修饰和复合材料的制备，可以提高MOFs在催化反应中的催化活性、化学稳定性和热稳定性。通过模块化设计合成具有多种催化功能的MOFs材料，实现复杂反应的一步催化。开发在温和条件下进行的高效MOFs催化剂，减少能源消耗和环境污染，实现绿色可持续催化，针对特定的催化反应，通过深入研究MOFs催化反应的机理，为新型催化剂设计提供理论指导，结合纳米技术、生物技术等前沿技术，开发新型MOFs催化材料和应用，促进化学、材料科学、环境科学、能源科学等多学科的交叉合作，推动MOFs催化技术的发展。通过材料设计与合成、催化性能优化、多功能催化、绿色与可持续催化、能源相关催化、环境治理、工业应用、基础研究与技术创新以及跨学科合作等多方面的努力，MOFs催化技术将在未来实现更多的突破和应用，为能源、环境和化工等领域带来重要的变革和进步。
作者简介
程鹏，南开大学教授，从事功能配合物与分子基材料的研究，曾获国家杰出青年基金资助，入选教育部长江学者特聘教授和新世纪百千万人才工程国家级人选。入选Clarivate Analytics全球高被引科学家和Elsevier统计的中国高被引用学者（Chinese Most Cited Researchers）。
马建功，南开大学教授、博导、青年学术带头人、教育部高层次青年人才。研究工作主要围绕无机复合材料开发、二氧化碳转化利用和工业产品绿色合成。相关成果发表在Angew. Chem.、J. Am. Chem. Soc.、Matter等期刊，并获得美国、澳大利亚等国际专利授权3项，作为负责人和骨干承担了国家基金委重点与面上项目、国家重点研发计划、国家级教学改革项目等项目课题。获得了天津市自然科学一等奖、天津市教学成果一等奖等系列奖项。
李博，南开大学化学学院副教授。本科硕士均毕业于兰州大学，博士毕业于南开大学，导师程鹏教授。目前主要从事MOFs复合材料的设计合成及其在能源环境催化中的应用研究。先后主持国家自然科学基金面上/青年项目以及博后基金面上等项目。
扫码阅读程鹏教授团队的精彩Account文章：
Constructing High-Performance Heterogeneous Catalysts through Interface Engineering on Metal–Organic Framework Platforms
Bo Li, Jian-Gong Ma*, and Peng Cheng*
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.4c00367
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