吴传德课题组金属卟啉仿生材料合成及应用研究取得成果
来源：浙江大学化学系
发布时间：2012-03-01
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卟啉(Porphyrin)是一类与生命科学密切相关的物质，卟啉及金属卟啉类化合物广泛存在于自然界生命体中，例如：叶绿素、血红素、维生素B12等。它们在生命过程中，对氧的传递(血红蛋白)、贮存(肌红蛋白)、活化(细胞色素P-450)和光合作用(叶绿素)等起着十分重要作用。如今，随着卟啉和金属卟啉合成的发展,此类化合物在仿生化学、催化、太阳能利用、特种材料、医学和分析化学等方面的应用越来越广泛。
金属-有机框架材料(MOFs)是近年来非常热门研究的一种新型功能材料，在气体分子吸附和拆分、手性拆分、化学传感、荧光、磁学、非线性光学和催化等领域都有着潜在应用价值。
化学系吴传德课题组一直致力于卟啉化学研究，在基于金属卟啉的金属-有机框架材料(MOFs)的研究中，通过新的合成策略，得到了一类金属卟啉-杂多酸杂化材料，并将该材料应用于染料分子吸附和非均相催化芳香烃化合物选择性氧化反应。相关论文《A Multifunctional Organic−Inorganic Hybrid Structure Based on MnIII−Porphyrin and Polyoxometalate as a Highly Effective Dye Scavenger and Heterogenous Catalyst》发表在《美国化学会志》上(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 87–90)。
论文报道了全新的两步法合成策略，先将金属卟啉与杂多酸预先反应形成两性离子，解决了两者不能同时在水或者有机溶剂中溶解的问题，然后再引入节点金属原子，通过自组装形成晶体框架材料。新材料对染料具有特异吸附能力，并远优于金属卟啉和杂多酸单体。基于金属卟啉材料是很好的仿生催化剂，本文以乙基苯选择性氧化制备苯乙酮为模板，研究了新材料的选择催化氧化活性，得到了很高的乙基苯转化率和极高的苯乙酮选择性。
而在MOFs的催化应用研究中，化学过程是发生在表面还是孔道内部一直是大家关心的焦点。通过对二氧化碳、乙基苯吸附和单晶到单晶转变研究以及催化反应对底物尺寸大小的选择性，证实催化反应是在材料孔道内的活性金属位点上进行。
该研究工作是在国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和中央高校基本科研业务费共同资助下完成的，实验主要完成人是化学系08级直博生邹超同学。在此之前，该课题组08级博士生解明华同学在金属-金属卟啉框架材料的合成及催化应用方面也取得了一系列创新性工作，分别发表在《化学通讯》(Chem. Commun., 2011, 47, 5521-5523)和《无机化学》(Inorg. Chem., 2011, 50, 5318–5320)。在此基础上，吴传德课题组近期在《Dalton Trans.》发表相关综述《Functional porphyrinic metal–organic frameworks: crystal engineering and applications》(DOI: 10.1039/c2dt11989g)，并被评为热点论文(Hot Article)。
