Small Methods: NH2-UiO-66(Zr)孔道内限域生长CuPd纳米簇来实现高效的光诱导Suzuki偶联反应

Suzuki偶联反应是构建碳-碳键的一类重要反应。传统的Suzuki偶联反应通常是以均相或多相的Pd为催化剂在加热条件下实现。为了发展绿色温和的反应过程,近年来研究人员研发出了Pd纳米颗粒负载的半导体或金属有机框架(MOFs)体系,通过耦合半导体或MOFs的光催化以及Pd催化,从而在可见光下实现了Suzuki偶联反应。在这种Pd纳米颗粒负载的光催化体系中,光照条件下光生电子由光催化材料转移到Pd纳米颗粒形成负电性的Pd,促使卤代芳烃中C-X键的断裂,而光生空穴活化芳烃硼酸。因此在这种体系中,Pd纳米颗粒的尺寸及其周围的电荷密度、光催化材料与Pd纳米颗粒之间的电荷转移影响着其在Suzuki反应中的性能。由于Suzuki反应中C-X键的断裂一般被认为是速率决定步骤,因此尺寸小且具有高电荷密度的Pd纳米颗粒有利于实现高效的Suzuki偶联反应。

基于他们前期发现的孔道内含有Pd纳米簇的NH2-UiO-66(Zr)([email protected]2-UiO-66(Zr))在光照下能有效地实现Suzuki偶联反应(J. Phys. Chem. C 2016, 120, 19744)。最近福州大学李朝晖教授课题组再次利用NH2-UiO-66(Zr)中的孔道作为微反应器,控制合成出了尺寸约为0.9 nm的双金属CuPd纳米簇。相比于[email protected]2-UiO-66(Zr),所得到的含有CuPd纳米簇的NH2-UiO-66(Zr)([email protected]2-UiO-66(Zr))在光照下对Suzuki偶联反应显示出了更好的催化性能。研究表明,由于Cu具有比Pd更低的功函,Cu的引入相当于在光生电子从NH2-UiO-66(Zr)转移到Pd纳米颗粒的途径中引入电子中继体。这种使Cu作为电子中继体的电荷转移过程相比于光生电子直接从NH2-UiO-66(Zr)到Pd的转移更为有效。由于Cu的引入促进了光生电子从NH2-UiO-66(Zr)转移到Pd形成负电性的Pd,且CuPd纳米簇的小尺寸所赋予的丰富活性位点,[email protected]2-UiO-66(Zr)在光诱导Suzuki偶联反应中显示出了优异的性能。这项工作为发展高效低成本的Suzuki偶联反应的光催化体系带来了新思路,也展示了MOFs作为一种新型的光催化材料在发展多功能光催化体系中的巨大前景。

相关成果发表在Small Methods上(DIO: 10.1002/smtd.201800164),文章第一作者为孙登荣博士,通讯作者为李朝晖教授和龙金林博士。该工作得到了国家科技部973课题,国家自然科学基金及福建省“百人计划”的资助。

Speak Your Mind

*