近日，中国科学院国家纳米科学中心研究员唐智勇和李国栋团队在调控多元金属有机框架（MOF）中双金属位点空气气氛下催化烯烃选择性氧化制备环氧烷烃方面取得进展。
相关研究成果以Modulating Charges of Dual Sites in Multivariate Metal–Organic Frameworks for Boosting Selective Aerobic Epoxidation of Alkenes为题在线发表于《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society)。
环氧化合物是香精、医药和有机合成工业生产中的重要中间体。烯烃直接环氧化因其路线简单、污染低而被认为是一种比较有前景的方法。截至目前，在O2气氛和无助剂条件下，环氧苯乙烷的最大产率都在80%以下，同时实现烯烃的高转化率和环氧化合物的高选择性仍然具有挑战性。MOF中可以含有不同的金属节点，特别是可变价位点的存在，为制备多功能催化剂实现选择性催化提供了更多可能性。
研究团队通过溶剂热法合成了含有不同比例铜-钴节点的CuCo-MOF-74，当用于95℃、空气气氛和不添加助剂条件下催化烯烃选择性氧化制备环氧烷烃时，CuCo-MOF-74的催化活性明显高于单金属MOF-74及其物理混合材料。
原位同步辐射表征和近常压X-射线光电子能谱分析表明，Cu(I)和Co(II)均能够活化O2分子。基于实验结果和理论计算，研究提出了一种双位点吸附氧气并共同活化苯乙烯的反应路径。此外，当其他类型的烯烃作为底物时，CuCo-MOF-74也展现出良好的催化活性和环氧产物选择性。该研究工作为构建出不同的孤立位点用于实现具有挑战的选择性氧化反应开辟了新思路。