一、【喜报】我院何畅副教授作为第一作者在《ACS Catalysis》上发表研究论文
我院晶态环境功能材料科研小组负责人何畅副教授，与中国科学院福建物质结构研究所、中国福建光电信息科学与技术创新实验室（闽都创新实验室）、中国科学院大学多家单位合作，作为第一作者，以福建理工大学为第二单位在国际著名化学类顶级期刊《ACS Catalysis》（SCI一区TOP，IF = 13.3）上发表论文，题为“A General Base-free Route toward the Building of Metal N-Heterocyclic Carbenes into Covalent Organic Frameworks for CO2 Conversion”，实现了我院教师在该期刊的突破。
在过去的几十年中，金属氮杂环卡宾（Metal N-heterocyclic carbenes, M-NHCs）这种配合物由于其独特的结构可调性和电子特性而成为催化化学、生物化学、光电化学中的一类重要功能小分子。然而，均相M-NHC催化剂通常存在容易失活和催化剂分离和回收困难等问题，限制了其进一步应用。将均相M-NHC催化剂在多孔材料上的异质化被认为是解决这些问题的一种理想策略。共价有机框架（Covalent organic frameworks, COFs）是固定化M-NHCs活性分子以实现高效CO2催化转化的一个良好载体，但鲜有报道。为了改变这一现状，本研究首次探索出了一条在温和条件下利用咪唑羧酸盐官能的化NHC基COF（NHC-CO2-COF）与相应的金属配合物反应，直接在COFs孔道中原位接枝制备M-NHC功能化COFs催化材料（M-NHC-COF）的策略。这种温和、简便的绿色合成方法能够用于在COFs孔道中原位生成所需的M-NHCs单位点，避免了传统合成方法中游离碳烯的处理和强碱的使用，很好的维持了COFs的晶态多孔结构。通过此策略制备的Ir-NHC-COF催化剂在CO2加氢制甲酸反应中表现出优异的催化活性和可回收性，周转频率高达17244 h-1，是该反应活性最高的多相催化剂之一。DFT理论计算表明，COF中的Ir-NHC物种能够很好的起到电子转移的作用，极大地提高催化效率。这项工作提供了一种通用和简便的策略，将功能性M-NHC单位点锚定在具有联合优点的COFs孔壁上，作为CO2加氢反应的高效催化剂。这种具有普适性的合成策略将广泛适用于制备其他具有共价结合的M-NHC单位点的多孔材料，用于未来的各种应用。该工作得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金、福建理工大学科研启动基金、结构化学国家重点实验室开放基金等项目的支持。
图1 金属氮杂环卡宾功能化COFs的制备及催化应用示意图
论文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.4c00037
二、【喜报】我院何畅副教授作为第一作者在《Nature Communications》上发表研究论文
我院晶态环境功能材料科研小组负责人何畅副教授，与中国科学院福建物质结构研究所、中国福建光电信息科学与技术创新实验室（闽都创新实验室）、中国科学院大学多家单位合作，作为第一作者，以福建理工大学为第二单位在国际著名自然科学类顶级期刊《Nature Communications》（SCI一区TOP，IF = 16.6）上发表论文，题为“A Porous Metal-Organic Cage Liquid for Sustainable CO2 Conversion Reactions”，实现了我院教师在该期刊的突破。
多孔液体（Porous Liquids, PLs）是一种具有多孔固体永久孔隙度的特殊流体，具有克服传统多孔材料在气液固三相反应中气体溶解度差的局限性的应用潜力。PLs一般可以分为三种类型，其中I型PLs是由刚性多孔主体组成，在纯净状态下多孔主体呈液态。Ⅱ型、Ⅲ型PLs是由多孔孔腔或框架材料分别溶解或分散于大尺寸位阻溶剂中构成。相较而言，I型PLs因无需额外溶剂来保持流动性，表现出高孔隙率与非挥发性等优势。然而，I型PLs的制备是最复杂的，因为很难在液态下维持整齐的多孔分子宿主，因此开发制备I型PLs的新策略是十分必要的。在这项工作中，我们设计了一种通过长链聚乙二醇(PEG)-咪唑链功能连接剂、杯芳烃分子和锌离子自组装制备多孔金属有机笼（Metal–organic cages, MOC）液体（Im-PL-Cage）的方法。通过这种方法得到的材料具有永久的孔隙度和流动性，并且具有高容量的CO2吸附能力。由于在纯液体中具有永久孔隙，Im-PL-Cage可以通过吸附浓缩CO2分子，产生比传统溶剂更高的密度。因此，储存在Im-PL-Cage中的CO2可以有效地转化为更高附加值的甲酰化产物，其催化性能远远超过传统多孔MOC固体和非多孔PEG-咪唑。这项工作中开发的策略可以作为具有一定普适性的方法制备一系列的功能化I型多孔液体。同时，该工作将多孔液态MOC应用于可持续CO2催化转化，拓展了多孔液态材料的应用范围，缩小了均相与非均相催化系统的差距。该工作得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金、福建理工大学科研启动基金、结构化学国家重点实验室开放基金等项目的支持。
图2 I型多孔液体Im-PL-Cage的合成策略及催化应用示意图
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39089-x