Efficient Reduction of CO 2 via Modified Bimetallic Metal–Organic Frameworks‐Based Cycloaddition under Mild Conditions

双金属片 金属有机骨架 环加成 还原(数学) 金属 化学 材料科学 有机化学 催化作用 数学 吸附 几何学
作者
Peng Qin,Zhenxing Shen,Xinyu Mo,Tian Chang,Bo Song,Hao Fan,Zhenchuan Niu
出处
期刊:Advanced sustainable systems [Wiley]
卷期号:9 (10) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adsu.202500657
摘要

Abstract The incorporation of functionalized secondary metal nodes into bimetallic metal–organic frameworks (MOFs) enhances their performance and application potential. This study investigates Cu/Zn‐MOF‐74 catalysts with varying metal ratios for carbon dioxide (CO₂)‐epoxide cycloaddition. Compared to monometallic Cu‐MOF‐74 and Zn‐MOF‐74, the bimetallic system shows superior catalytic activity for epoxides conversion. Vim─COOH@Cu/Zn‐MOF‐74 is developed by introducing hydrogen bond donors (HBD) and nitrogen‐containing linkers. The optimal Vim─COOH@Cu₀.₆₇Zn₀.₃₃‐MOF‐74 demonstrates outstanding performance in CO₂‐epichlorohydrin cycloaddition, achieving 96.4% conversion and 98.5% selectivity under mild conditions (80 °C, 1.0 MPa, 24 h) without co‐catalysts, while maintaining excellent recyclability. Using a one‐pot synthesis, bimetallic MOFs with controlled Cu/Zn ratios are prepared. The framework is further modified by incorporating 1,4‐butanediyl‐3,3′‐bis‐1‐vinylimidazolium bromide and HBD‐functionalized imidazole bromide monomers. The resulting composites achieve over 80% conversion under solvent‐free, co‐catalyst‐free conditions due to synergistic effects between Lewis acid sites, carboxyl groups, and nucleophilic Br⁻ ions. This work presents an effective strategy for developing efficient MOF catalysts for CO₂ conversion. The Vim─COOH@Cu/Zn‐MOF‐74 system demonstrates significant potential for sustainable CO₂ utilization in cyclic carbonate synthesis, combining high activity, selectivity, and stability under environmentally friendly reaction conditions.
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