全文概要
澳大利亚阿德莱德大学Tao Li、Christian J. Doonan和四川大学楚英豪等研究团队报道了一种具有相分离结构的金属有机框架材料U6P@U6，该材料以疏水性的苯基硅烷修饰UiO-66为核心，亲水性UiO-66为外壳，可在水中保持胶体稳定性和永久孔隙。研究将其作为“气体穿梭体”应用于三相催化反应中，显著提升了氢气在液相中的传质效率。在以Pd/C催化5-羟甲基糠醛加氢生成2,5-二羟甲基呋喃的模型反应中，仅添加3.7 wt%的U6P@U6即可使反应转化率提高350%，并使催化剂用量提升六倍而不受传质限制。机理研究表明，该材料在气液界面吸附氢气的速率比水中溶解速率快140倍，从而有效克服传统三相反应中的传质瓶颈。
本文要点
材料设计： U6P@U6具有核壳结构，疏水核保留孔隙，亲水壳确保分散性；在水中维持永久孔隙，可作为高效氢气载体。
催化增强： 在温和条件下（1 bar H₂，35°C），U6P@U6显著提升HMF加氢反应速率，最高增强因子达350%；同等条件下，传统亲水MOF或非孔材料无此效果。
传质机制： 分子动力学模拟表明，气体穿梭体在气液界面快速吸附氢气，并在液相中通过扩散释放至高负载催化剂表面，实现持续高效供氢。
普适性与前景： 该策略可拓展至其他受传质限制的多相催化体系，MOF结构可调性为进一步优化提供了广阔空间。
文献详情
Shilin
Wu, David M. Huang, Siqi Li, et al. Pronounced Catalytic Enhancement
through Phase Partitioned Metal–Organic Framework Gas Shuttles, J. Am. Chem. Soc. (2025)
DOI: 10.1021/jacs.5c13292
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13292
