近日，香港城市大学Jin Shang教授课题组和澳洲同步辐射中心衍射线站首席科学家Qinfen Gu博士共同研发，首次利用一种基于π-反键作用的卟啉金属有机框架（PMOF）吸附剂去除NO2，通过理性设计和调控插入PMOF中的过渡金属（TMs）作为活性位点，实现了对NO2吸附性能的提高，并揭示了NO2 的吸附机理。该种π-反键的设计是基于一种仿生的理念，即金属卟啉结构可选择对特定气体分子表现出较强的作用力，比如人体血红蛋白中的卟啉铁对氧气和一氧化碳分子有特定吸附能力。此外，该π-反键作用不同于传统的物理吸附和化学吸附，其作用力恰介于这二者之间不会太强或太弱，因此该研究所开发出的最优吸附剂Al-PMOF(Ni)兼备较强的NO2吸附能力和很强的再生能力。

在揭示吸附机理方面，作者通过对吸附剂Al-PMOF(Ni)进行原位红外，原位同步辐射实验以及DFT模拟计算，从分子角度对NO2 吸附后的PMOF骨架进行分析，证实了该π-反键作用的存在。同时发现，NO2在该种MOF中会部分转变成N2O4，主要吸附在插入的金属Ni以及Al-OH金属节点等吸附位点。卟啉中所插入的Ni, Co, Cu和Zn四种金属中, Ni对NO2表现出最强的吸附能。这项研究展示了π-反键作为设计原理的巨大潜力，并为开发下一代广泛应用的吸附剂提供了新的见解。

论文信息：

Transition Metal Inserted Porphyrin Metal-Organic Frameworks as π-backbonding Adsorbents for NO2 Removal

文章的第一作者是香港城市大学的博士生尚姗姗。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202007054

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