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1. 研究目的与意义（文献综述）
金属有机骨架材料（Metal Organic Frameworks，简称 MOFs）是由无机金属中心（金属离子或金属簇）与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。MOFs材料因为其较大的比表面积、高孔隙率、结构可调等特殊性质，在气体吸附分离、催化、生物载药等领域引起了研究者的广泛关注。此外，以MOFs材料为模版可以得到不同 MOFs衍生材料，如多孔碳材料、金属和金属氧化物材料、MOFs高分子复合材料，在传感、药物缓释、导电、催化等领域表现出优异的性能。
串联催化是一种新兴的绿色合成技术。一锅法(one-pot process)以其反应效率高、能耗低、选择性高等特点，在许多领域受到了广泛的关注。事实上，串联催化实际上是一个古老的概念，起源于生物系统(如光合作用)，在不同的酶催化下，底物经过一系列生物催化步骤转化为最终的代谢物。在这个多种酶催化过程中，维持催化系统的特定空间结构对于保证不同酶或活性位点催化的反应之间的协调至关重要。因此，为了制备高效的串联反应的多功能催化剂，除了在单一催化剂中简单地整合不同的活性位点外，还需要合理地设计和精确地设计这些催化位点在空间中的分布，以有利于不同活性位点在串联反应中发挥各自的作用。
目前，以MOFs材料作为载体，合成多活性位点催化剂已经成为一种主流趋势。例如：厦门大学郑兰荪课题组以金属有机骨架(MOFs)为载体，采用自牺牲模板法合成了一种新型的金属/酸(合金/多金属氧金属酸盐)活性位点的加氢酯化串联催化剂。青岛大学王国明教授团队通过双溶剂法合成了钴/铜/镍催化剂，使三种金属分别负载在不同的壳层上进行连续催化。
2. 研究的基本内容与方案
本课题主要是以MOFs材料为模板，设计并且合成一种具有多活性位点的核壳结构的催化剂，研究其在串联催化过程中的性能。探究单载贵金属纳米粒子的催化活性，同时再以XRD、SEM、ICP、BET、XPS等表征手段对其进行表征，了解其具体的结构。最终，使其可以在串联催化中发挥作用。
本课题拟采用NUS-6-SO3H以及UIO-66-NH2 两种MOF材料，通过对其合成进行调控，从而形成一种核壳结构。针对于苄基丙二腈合成所需的三步串联催化的三个活性位点，分别是NUS-6-SO3H所含有的酸性位点、UIO-66-NH2 所含有的碱性位点以及负载的金属钯提供金属位点。首先合成UIO-66-NH2再在材料上负载二价钯，然后通过外延生长的方法在UIO-66-NH2上合成一层NUS-6-SO3H壳。在纯化以及烘干后通过氢气还原将二价钯还原成钯金属。
对于其催化性能的测试，拟采用在串联反应苄基丙二腈的合成中以设计合成的材料作为催化剂，通过气相色谱检测反应溶液，确定反应产物同时检验催化剂的性能。
3. 研究计划与安排
2019年3月 进行与课题相关文献的阅读，初步归纳出实验方案；
2019年4月 完成功能化有机配体的合成、MOFs材料的合成以及多层壳材料的制备；
2019年5月 完成所制备材料的表征测试及催化性能的评价，整理数据，完成毕业论文的撰写。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] Liu X Y, ZhangF, Goh T W, et al. Using a Multi-Shelled Hollow Metal-Organic Framework as aHost to Switch the Guest-to-Host and Guest-to-Guest Interactions.[J].Angewandte Chemie, 2018, 130(8).
[2] He H, Sun Q, GaoW, et al. A Stable Metal–Organic Framework Featuring a Local Buffer Environmentfor Carbon Dioxide Fixation[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018,57(17): 4657-4662.
[3] Zou B, Hu C.Synthesis of Cyclic Carbonates from Alkenyl and Alkynyl Substrates[J]. ChineseJournal of Chemistry, 2017, 35(5): 541-550.
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