共价有机框架纳米反应器中高铼酸盐的辐射催化还原研究OA
Study on the radiation catalytic reduction of perrhenate in covalent organic framework nanoreactors
高价金属含氧酸盐还原为低价态,是其资源化利用的重要途径.然而,诸如高铼酸盐(ReO4-)等含氧酸盐固有的低氧化还原电位,对传统还原方法构成了严峻挑战.本研究通过在烯烃连接的共价有机框架纳米反应器中负载过渡金属中心(M-COF),在γ射线的驱动下实现了ReO4-的高效辐射催化还原.得益于空间限域效应与电子结构的调控,该催化剂可通过独特的三电子(3e-)路径,以接近定量的选择性生成ReO2,还原能量效率高达42.1 mmol/MJ.机理研究表明,水辐解产生的水化电子(eaq-)参与了电子传递过程,并促成了关键中间体[M-O(O)-Re]的形成.本工作拓展了COF材料在辐射化学领域的应用,为氧化还原惰性污染物的处理提供了新策略.
The reduction of high-valent metal oxysalts to lower valent states represents a critical pathway for their resource utilization.However,the inherently low redox potentials of oxysalts such as perrhenate(ReO4-)pose significant challenges to conventional reduction methods.This study demonstrates efficient γ-ray-driven radiation catalytic reduction of ReO4-within olefin-linked covalent organic framework nanoreactors incorporating transition metal centers(M-COF).Owing to spatial confinement effects and tailored electronic structures,the catalyst facilitates a unique three-electron(3e-)transfer pathway,achieving near-quantitative selectivity for ReO2 production with a remarkable energy efficiency of 42.1 mmol/MJ.Mechanism investigations reveal that hydrated electrons(eaq-),generated via water radiolysis,participate in the electron transfer process and promote the formation of key[M-O(O)-Re]intermediates.This work expands the application of COF materials in radiation chemistry and offers a novel strategy for treating redox-inert pollutants.
王月;袁立永;翟茂林;石伟群;汪伟毅;彭浩宇;吴翼茜;杨成畅;王以诚;彭静;李久强;柴之芳
北京大学化学与分子工程学院 放射化学与辐射化学重点学科实验室 高分子化学与物理教育部重点实验室北京分子科学国家研究中心 北京 100871中国科学院高能物理研究所核能放射化学实验室 北京 100049北京大学化学与分子工程学院 放射化学与辐射化学重点学科实验室 高分子化学与物理教育部重点实验室北京分子科学国家研究中心 北京 100871上海交通大学机械与动力工程学院核燃料循环与核材料研究所 上海 200240中国科学技术大学 合肥微尺度物质科学国家研究中心 精准智能化学重点实验室 合肥 230026北京大学化学与分子工程学院 放射化学与辐射化学重点学科实验室 高分子化学与物理教育部重点实验室北京分子科学国家研究中心 北京 100871北京大学化学与分子工程学院 放射化学与辐射化学重点学科实验室 高分子化学与物理教育部重点实验室北京分子科学国家研究中心 北京 100871上海交通大学机械与动力工程学院核燃料循环与核材料研究所 上海 200240北京大学化学与分子工程学院 放射化学与辐射化学重点学科实验室 高分子化学与物理教育部重点实验室北京分子科学国家研究中心 北京 100871北京大学化学与分子工程学院 放射化学与辐射化学重点学科实验室 高分子化学与物理教育部重点实验室北京分子科学国家研究中心 北京 100871北京大学化学与分子工程学院 放射化学与辐射化学重点学科实验室 高分子化学与物理教育部重点实验室北京分子科学国家研究中心 北京 100871中国科学院高能物理研究所核能放射化学实验室 北京 100049
能源科技
共价有机框架辐射催化限域活性位点3e-还原高铼酸盐
Covalent organic frameworkRadiation catalysisConfined active sites3e-ReductionPerrhenate
《辐射研究与辐射工艺学报》 2026 (2)
114-118,5
国家自然科学基金(12375336、22276193和12205009)、国家自然科学基金青年科学基金(A类)(21925603)、中国博士后科学基金(2022M710197和2023T160018)和中央高校基本科研业务费(WK9990000152)资助 Supported by National Natural Science Foundation of China(12375336,22276193,and 12205009),the National Natural Science Foundation of China Young Scientists Fund(Category A)(21925603),the China Postdoctoral Science Foundation(2022M710197 and 2023T160018),and the Fundamental Research Fund for the Central Universities(WK9990000152)
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