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State of the Art and Prospects in Metal–Organic Framework (MOF)-Based and MOF-Derived Nanocatalysis

纳米材料基催化剂 金属有机骨架 纳米技术 化学 催化作用 光催化 纳米材料 纳米颗粒 多相催化 电催化剂 材料科学 有机化学 电极 电化学 物理化学 吸附
作者
Qi Wang,Didier Astruc
出处
期刊:Chemical Reviews [American Chemical Society]
卷期号:120 (2): 1438-1511 被引量:2095
标识
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00223
摘要

Metal–organic framework (MOF) nanoparticles, also called porous coordination polymers, are a major part of nanomaterials science, and their role in catalysis is becoming central. The extraordinary variability and richness of their structures afford engineering synergies between the metal nodes, functional linkers, encapsulated substrates, or nanoparticles for multiple and selective heterogeneous interactions and activations in these MOF-based nanocatalysts. Pyrolysis of MOF-nanoparticle composites forms highly porous N- or P-doped graphitized MOF-derived nanomaterials that are increasingly used as efficient catalysts especially in electro- and photocatalysis. This review first briefly summarizes this background of MOF nanoparticle catalysis and then comprehensively reviews the fast-growing literature reported during the last years. The major parts are catalysis of organic and molecular reactions, electrocatalysis, photocatalysis, and views of prospects. Major challenges of our society are addressed using these well-defined heterogeneous catalysts in the fields of synthesis, energy, and environment. In spite of the many achievements, enormous progress is still necessary to improve our understanding of the processes involved beyond the proof-of-concept, particularly for selective methane oxidation, hydrogen production, water splitting, CO2 reduction to methanol, nitrogen fixation, and water depollution.
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