制约常规负载催化剂在工业上应用的一个关键瓶颈是负载后催化剂的活性大大降低，这在很大程度上是由于催化剂负载后载体结构、形貌及负载方式使得催化活性位点周围的化学环境发生了改变，同时底物接近活性位点的难度加大。多孔材料具有高孔隙率、大比表面积等优势，以多孔材料为载体进行优势催化剂负载吸引了越来越多的关注。然而多数含金属的多孔材料要求预先设计、修饰配体或者催化剂前体，不仅增加了固载化的成本和难度，而且可能会牺牲优势催化剂的部分催化活性。因此，如何简单、直接、高效地实现优势均相催化剂的负载化，同时保留甚至提高催化性能是领域内亟待解决的一大难题。
针对这一问题，复旦大学化学系涂涛（点击查看介绍）课题组利用傅克反应，通过直接交联（direct knitting）的方式，以三类活性高、稳定性好、结构确定的氮杂环卡宾金属化合物（bis-NHC-Ir，bis-NHC-Pd和NHC-Ru）作为优势均相催化剂前体，制备了一系列多孔有机金属聚合物（POMPs）。通过此方法制得的POMPs材料保持了优势催化剂前体确定的金属双配位模式，金属活性中心具有原子级分散度，可通过调控优势催化剂前体实现负载催化剂的分子级设计和调控。
这些优势使其成为优异的可回收固体单分散催化剂，在乙酰丙酸（LA）到γ-戊内酯（GVL）的氢化反应及甘油到乳酸的脱氢反应中均表现出极高的催化活性，尤其是在前者的氢化反应中取得了高达1.01×106的转化数（TON），是相应均相催化剂前体的750倍，且催化剂可以循环使用十余次而没有催化活性的显著下降。
涂涛团队的报道不仅表明多孔单位点固体催化剂可通过直接交联优势均相催化剂的方式制得，而且这些得到的固载化催化剂可以在分子级别实现精确设计和调控。该工作为优势均相催化剂的直接负载并维持甚至提高催化活性提供了新思路。
这一研究成果近期发表于Advanced Materials，复旦大学为该论文第一单位，博士生申雅靓是该论文的第一作者，涂涛教授为论文通讯作者。本项目得到了科技部重点专项、国家自然科学基金的资助支持。
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Hierarchical Porous Organometallic Polymers Fabricated by Direct Knitting: Recyclable Single‐Site Catalysts with Enhanced Activity
Yajing Shen, Qingshu Zheng, Haibo Zhu, Tao Tu
Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201905950
涂涛博士简介
涂涛，复旦大学化学系教授。2003年毕业于中科院上海有机化学研究所，获理学博士学位。2003年至2005年：加拿大蒙特利尔大学博士后。2005年至2009年：波恩大学凯库勒研助理研究员，洪堡学者。2009年至今：海外人才引进回国，任复旦大学教授、博导。获得上海市“青年科技启明星”、“曙光学者”、“浦江人才”及“Thieme Chemistry Journal Award”等奖项。
研究领域集中在金属有机化合物的组装和催化，包括金属有机小分子凝胶的识别和催化、自负载催化、生物质转化、二氧化碳催化转化等。在Angew. Chem.、Adv. Mater.、Acc. Chem. Res.、ACS Catal. 等国际知名学术期刊发表SCI论文40余篇，他引千余次，申请和获批相关国内发明专利多项。
涂涛
https://www.x-mol.com/university/faculty/9677
课题组网站
http://www.actgroup.fudan.edu.cn/
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