【含钛双金属MOF材料】：通过金属掺杂实现异质金属钛-有机骨架的光活性化学工程

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摘要
1）本文介绍了一类新型钛-有机骨架（Ti-MOFs），这些材料不仅扩充了金属钛在晶态多孔材料领域的有限选择，而且具有优异的化学稳定性，并且能够以单晶形式大规模制备。
2）这些材料的异质金属结构允许通过金属掺杂而非连接体官能化来设计其光活性。与基于MOFs后合成金属化的其他方法相比，本文的方法更适合于在原子级别上控制掺杂元素的定位，从而更精确地调控多孔固体的带隙和电子性质。通过计算模拟和光催化制氢实验，证实了带隙的变化。

研究背景
1）MOFs在气体存储、分离或催化等领域具有理想应用，但化学稳定性差，尤其在潮湿条件下，限制了它们的性能和大规模应用。
2）其他学者通过使用碱性氮化连接体或高电荷金属如Zr或HfIV，可以生产化学稳定的MOFs，这些金属赋予框架更强的金属-连接体键，不易水解。
3）作者提出了一种通过金属掺杂而非连接体官能化来调控钛-有机骨架光活性的新方法，成功合成了新型化学稳定且光活性可调的异质金属钛-有机骨架MUV-10。

实验部分
1）合成化学稳定且光活性可调的异质金属钛-有机骨架MUV-10。通过溶剂热反应合成MUV-10(Ca)，使用钛酸四异丙酯、氯化钙和均苯三甲酸在N,N-二甲基甲酰胺中反应，使用乙酸作为调节剂。
2）实验结果：成功合成了无色八面体晶体MUV-10(Ca)，并通过多种表征技术确认了其结构和性质。通过改变金属前驱体，可以调节晶体尺寸。

分析测试
1）比表面和孔径分析：MUV-10(Ca)的BET比表面积为1041 m²/g，总孔容为0.40 cm³/g，孔径分布分析显示均匀的孔径为10.3 Å。
2）热重分析（TGA）：MUV-10(Ca)在450°C以下稳定。
3）扫描电子显微镜（SEM）：确认了Ca和Ti在样品中的均匀分布，排除了金属聚集。
4）光电子能谱（XPS）：用于确认Mn和Ti的化学价态。
5）紫外-可见漫反射光谱（DRS）：用于确定材料的带隙。

总结
本文成功合成了新型的异质金属钛-有机骨架MUV-10，该材料具有优异的化学稳定性和可调控的光活性。通过金属掺杂，实现了对带隙和电子性质的精确控制，为设计先进的Ti-MOF光催化剂提供了新平台。

展望
1）尽管MUV-10展现了良好的光催化活性，但其在可见光下的应用潜力尚未充分探索。
2）目前的合成方法可能需要进一步优化，以实现更高产量和更大规模的生产。
3）研究MUV-10在不同条件下的光催化性能，并探索通过连接体官能化进一步提高其光吸收能力的可能性。同时，对材料的长期稳定性和在实际应用中的性能进行深入研究。

Chemical Engineering of Photoactivity in Heterometallic Titanium–Organic Frameworks by Metal Doping
文章作者：Javier Castells-Gil, Dr. Natalia M. Padial, Dr. Neyvis Almora-Barrios, Dr. Josep Albero, Dr. A. Rabdel Ruiz-Salvador, Dr. Javier González-Platas, Prof. Hermenegildo García, Dr. Carlos Martí-Gastaldo
DOI：10.1002/anie.201802089
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201802089