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金属有機フレームワーク（MOFS）の活性部位間の電子分布を調節することで、触媒性能を最適化するための有望な戦略が提供されます。この研究では、銅（CU）とセリウム（CE）を備えたデュアルアクティブサイトを特徴とするバイメタリックオーガニックフレームワーク（CUXCEY-BTC）を合成するために、新しいヘテロベルト置換戦略を採用しました。原子価変数CuとCE種の間の電子移動の調節。設計されたCuxcey-BTCは、さまざまな分光および顕微鏡技術を使用して特徴付けられ、密度汎関数理論（DFT）計算とともに、フレームワーク構造内のバイメタルノードの組み込みが成功し、それらの間の電子移動を確認しました。電子の少ないCEからCu部位への電子の移動は、電子が豊富なCu部位での水素ガス（H2）の化学吸着を促進し、それによりDCPDのCC結合の活性化を最適化します。Cu4ce-BTC触媒は例外的なパフォーマンスを実証し、DCPDの完全な変換を達成し、モノメタルMOFを大幅に上回りました。さらに、DCPDの水素化のためのもっともらしい経路を提案しました。この作業は、バイメタリックセンター間の相乗効果を強調し、デュアルアクティブサイト間の電子分布を調節することにより、MOFSの触媒活性を改善するための新しい戦略を提供します。
金属有機フレームワーク（MOFS）の活性部位間の電子分布を調節することで、触媒性能を最適化するための有望な戦略が提供されます。この研究では、銅（CU）とセリウム（CE）を備えたデュアルアクティブサイトを特徴とするバイメタリックオーガニックフレームワーク（CUXCEY-BTC）を合成するために、新しいヘテロベルト置換戦略を採用しました。原子価変数CuとCE種の間の電子移動の調節。設計されたCuxcey-BTCは、さまざまな分光および顕微鏡技術を使用して特徴付けられ、密度汎関数理論（DFT）計算とともに、フレームワーク構造内のバイメタルノードの組み込みが成功し、それらの間の電子移動を確認しました。電子の少ないCEからCu部位への電子の移動は、電子が豊富なCu部位での水素ガス（H2）の化学吸着を促進し、それによりDCPDのCC結合の活性化を最適化します。Cu4ce-BTC触媒は例外的なパフォーマンスを実証し、DCPDの完全な変換を達成し、モノメタルMOFを大幅に上回りました。さらに、DCPDの水素化のためのもっともらしい経路を提案しました。この作業は、バイメタリックセンター間の相乗効果を強調し、デュアルアクティブサイト間の電子分布を調節することにより、MOFSの触媒活性を改善するための新しい戦略を提供します。
Modulating the electron distribution between active sites in metal-organic frameworks (MOFs) offers a promising strategy for optimizing their catalytic performance. In this study, we employed a novel heterovalent substitution strategy to synthesize bimetallic organic frameworks (CuxCey-BTC) that feature dual active sites with copper (Cu) and cerium (Ce), Our objective was to achieve efficient hydrogenation of dicyclopentadiene (DCPD) by regulating the electron transfer between the valence-variable Cu and Ce species. The designed CuxCey-BTC were characterized using various spectroscopic and microscopic techniques, along with density functional theory (DFT) calculations, confirming the successful incorporation of bimetallic nodes within the framework structure and the electron transfer between them. The transfer of electrons from the less electronegative Ce to the Cu sites promotes the chemisorption of hydrogen gas (H2) on the electron-rich Cu sites, thereby optimizing the activation of the CC bond in DCPD. The Cu4Ce-BTC catalyst demonstrated exceptional performance, achieving complete conversion of DCPD and significantly surpassing monometallic MOFs. Moreover, we proposed a plausible pathway for the hydrogenation of DCPD. This work highlights the synergistic effects between bimetallic centers and offers a novel strategy to improve the MOFs' catalytic activity by modulating electron distribution between dual active sites.
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