包守信在《Matter》上发表：一种选择性水刻蚀制备MOF@mSiO₂摇铃结构纳米反应器的绿色方法

MOF具有开放的骨架结构和均匀分布的活性位点，使之成为催化领域的研究热点之一。MOF中的金属节点和配体常以较弱的配位键连接。这决定了其稳定性差的缺点，尤其是在高温高压等苛刻的反应条件下，MOF骨架结构易发生坍塌而丧失催化活性。因此，提高MOF的结构稳定性对于其在催化领域的进一步应用至关重要。在MOF表面包覆一层刚性的介孔SiO₂制备MOF@mSiO₂核壳结构被认为是一种可以有效的提高其机械和化学稳定性的方法。然而这种核壳结构作为催化剂存在缺陷，如表面的活性位点会被SiO₂壳覆盖，内核和外壳孔道不匹配，反应空间狭窄，扩散速率慢等。而摇铃结构的纳米反应器，不仅能够保留的核壳结构的优势，还成功避免了活性位点被覆盖等缺陷。因此，设计合成MOF基摇铃状纳米反应器具有重要意义。

鉴于此，我们课题组开发了一种选择性水刻蚀制备MOF@mSiO₂摇铃结构纳米反应器的绿色方法。合成策略如下：在MIL-101纳米粒子表面包覆一层介孔硅，萃取除去介孔模板剂CTAB，得到MOF@mSiO₂核壳结构，然后利用MOF水热稳定性差的特点，将MOF@mSiO₂核壳纳米粒子水热处理24h，选择性刻蚀MOF核的表面层，得到MOF@mSiO₂摇铃结构纳米反应器。这种结构能够将MOF表面的活性位点完全暴露出来，核壳之间的空隙层为催化反应提供了更大的空间，保证了底物和产物高的扩散速率。MOF@mSiO₂摇铃结构纳米反应器对于CO₂环加成反应，具有高催化活性，且催化稳定性较MOF明显提高。这种包覆-选择性水刻蚀的合成策略为制备其他MOF多功能纳米结构和提高MOF稳定性提供了新的思路。该工作发表于《Matter》，题为“A Green Selective Water-Etching Approach to MOF@Mesoporous SiO₂Yolk-Shell Nanoreactors with Enhanced Catalytic Stabilities”。

第一作者：包守信，通讯作者：于吉红教授和贾明君教授。

Matter，DOI:https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.06.021