近日，辽宁大学化学院韩正波教授团队在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition（校A⁺期刊，中科院一区top，影响因子17.6）发表题目为“Dual-Induced Confined Synthesis of Metastable γ-MnO₂ Nanoclusters in Metal-Organic Frameworks for Highly Efficient Ozone Decomposition”的研究论文，文章第一署名单位为辽宁大学。 

【论文简介】

超细金属氧化物纳米团簇（UMONs）因其高比表面积、丰富的配位不饱和位点和可调的电子表面，在多相催化中展现出巨大潜力。然而，这些纳米团簇表面能高，热力学上不稳定，极易团聚或转变为更稳定的晶相，这掩盖了其本征催化性能，也增加了机理研究的难度。金属-有机框架具有结构明确的“分子笼”，为客体分子提供了理想的限域空间。它能抑制客体的扩散和团聚，同时允许高负载量且均匀分散的纳米团簇存在。然而，传统的封装方法（如溶液浸渍或合成后负载）往往难以精准控制，容易导致前驱体在孔道外沉淀或堵塞孔道。因此开发既能精准控制纳米团簇在MOF孔道内的生长和晶相，又能保持MOF骨架的完整性的通用方法迫在眉睫。

针对这一领域核心难题，研究团队创新性地开发了“双诱导限域合成”策略，该策略将疏水门控与热触发相变相结合，以精确地将UMONs纳入金属-有机框架（MOF）的孔隙中。该工作成功合成了13种UMONs@MOF复合材料，其中UMONs中的金属阳离子跨越了元素周期表的不同区域。首次在MIL-101(Fe)中稳定并限制了小于3 nm的亚稳态γ-MnO₂。经过优化的15%的γ-MnO₂@MIL-101(Fe)在长达100小时的测试中仍能保持100%的O₃去除效率。在含有40ppm O₃的连续气流中，在高达1.7×10⁵ h⁻¹的气体小时空速下，该性能在10%-90%的宽湿度范围内也得以保持。机理研究表明，其卓越的催化活性源于限域的γ-MnO₂活性位点与MIL-101(Fe)中Fe₃O团簇之间的协同效应。

该研究为MOF限域金属氧化物纳米团簇的合成提供了通用性解决方案，同时为臭氧污染治理提供了性能优异的新材料，有望在多相催化和环境修复等领域产生深远影响。

【文章链接】https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.5562966

【期刊介绍】

《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)是一本以化学-化学综合研究为特色的国际期刊。该刊由John Wiley and Sons Ltd出版商创刊于1962年，该期刊聚焦化学-化学综合领域的重点研究和前沿进展，及时刊载和报道该领域的研究成果，致力于成为该领域同行进行快速学术交流的信息窗口与平台。

【作者简介】

学生一作：娄宇宁，辽宁大学化学院2022级博士研究生，主要从事MOF限域金属氧化物纳米团簇的制备与应用研究。

通讯作者：刘琳，教授，博士生导师，辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才，沈阳市领军人才。主要研究方向为多孔材料化学。近5年主持完成和在研国家自然科学基金项目1项、省部级项目5项。以第一/通讯作者在国内外学术期刊上发表SCI收录论文60余篇，多篇论文入选ESI-TOP 1%。2023、2024连续两年入选斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家榜单。研究成果获得辽宁省自然科学二等奖、沈阳市十大优秀自然科学学术成果奖、辽宁省自然科学学术成果二等奖等奖项。

通讯作者：韩正波，教授、博士生导师，校学术带头人。辽宁省“兴辽英才计划”创新领军人才（辽宁特聘教授），辽宁省优秀博士/硕士学位论文指导教师。2008、2012、2016、2021年4次获得国家自然科学基金面上项目资助，2020及2023年度2次获得辽宁省自然科学二等奖（排名第一）。近年来，在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., ACS Catal., J. Mater. Chem. A, Appl. Catal. B-Environ., Chem. Commun.等国内外学术期刊上发表SCI收录论文100余篇。授权国家发明专利40余项。国际期刊J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Nat. Commun.、ACS Nano、Chem. Commun.等特邀评审专家。