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Characterization of a Metal–Organic Framework Zr6O8 Node-Supported Atomically Dispersed Iridium Catalyst for Ethylene Hydrogenation by X-ray Absorption Near-Edge Structure and Infrared Spectroscopies
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2021-07-29 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c03563
Melike Babucci 1 , Adam S. Hoffman 2 , Simon R. Bare 2 , Bruce C. Gates 1
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2021-07-29 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c03563
Melike Babucci 1 , Adam S. Hoffman 2 , Simon R. Bare 2 , Bruce C. Gates 1
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The catalytic properties of atomically dispersed supported metals depend on the supports as ligands. We report metal–organic frameworks in the UiO-66 family, synthesized with various ligands that influence the electron-donor properties of the Zr6O8 nodes, including benzene-1,4-dicarboxylate linkers (some with substituents) and formate, acetate, benzoate, and trifluoroacetate. Catalytically active iridium species on the nodes were made by chemisorption of Ir(CO)2(acetylacetonato), giving Ir(CO)2 groups, identified by infrared (IR) and extended X-ray absorption fine structure spectroscopies. The electronic properties of the iridium centers, which are sensitive to the supports as ligands, were characterized with high-energy-resolution fluorescence detection X-ray absorption near-edge spectroscopy (HERFD XANES), distinguishing the supports and giving results correlated with the νCO IR spectra and catalytic activities of partially decarbonylated iridium sites for ethylene hydrogenation at 313 K and atmospheric pressure. The IR spectra of the working catalyst incorporating linkers with NH2 substituents show an initial induction period as reactants changed the iridium ligand environment, after which the catalyst operating in a once-through flow reactor underwent no measurable deactivation for 48 h. Among the results, we emphasize the value of HERFD XANES spectroscopy for the sensitive assessment of the effects of supports as ligands that determine the catalytic properties of atomically dispersed metals.
中文翻译：
通过 X 射线吸收近边结构和红外光谱表征用于乙烯加氢的金属-有机骨架 Zr6O8 节点负载的原子分散铱催化剂
原子分散负载金属的催化性能取决于作为配体的载体。我们报告了 UiO-66 家族中的金属有机骨架，该骨架由影响 Zr 6 O 8节点的电子供体性质的各种配体合成，包括苯-1,4-二羧酸酯接头（一些带有取代基）和甲酸酯、乙酸酯、苯甲酸盐和三氟乙酸盐。节点上具有催化活性的铱物种是通过化学吸附 Ir(CO) 2 (乙酰丙酮)，得到 Ir(CO) 2组，通过红外（IR）和扩展的 X 射线吸收精细结构光谱确定。铱中心的电子特性对作为配体的载体敏感，通过高能量分辨率荧光检测 X 射线吸收近边光谱 (HERFD XANES) 表征，区分载体并给出与 ν 相关的结果在 313 K 和大气压下部分脱羰的铱位点对乙烯加氢的CO红外光谱和催化活性。含有NH 2连接体的工作催化剂的红外光谱取代基显示出初始诱导期，因为反应物改变了铱配体环境，之后在直流反应器中运行的催化剂在 48 小时内没有发生可测量的失活。在这些结果中，我们强调了 HERFD XANES 光谱在敏感评估载体作为决定原子分散金属催化性能的配体的影响方面的价值。
更新日期：2021-08-12
中文翻译：
通过 X 射线吸收近边结构和红外光谱表征用于乙烯加氢的金属-有机骨架 Zr6O8 节点负载的原子分散铱催化剂
原子分散负载金属的催化性能取决于作为配体的载体。我们报告了 UiO-66 家族中的金属有机骨架，该骨架由影响 Zr 6 O 8节点的电子供体性质的各种配体合成，包括苯-1,4-二羧酸酯接头（一些带有取代基）和甲酸酯、乙酸酯、苯甲酸盐和三氟乙酸盐。节点上具有催化活性的铱物种是通过化学吸附 Ir(CO) 2 (乙酰丙酮)，得到 Ir(CO) 2组，通过红外（IR）和扩展的 X 射线吸收精细结构光谱确定。铱中心的电子特性对作为配体的载体敏感，通过高能量分辨率荧光检测 X 射线吸收近边光谱 (HERFD XANES) 表征，区分载体并给出与 ν 相关的结果在 313 K 和大气压下部分脱羰的铱位点对乙烯加氢的CO红外光谱和催化活性。含有NH 2连接体的工作催化剂的红外光谱取代基显示出初始诱导期，因为反应物改变了铱配体环境，之后在直流反应器中运行的催化剂在 48 小时内没有发生可测量的失活。在这些结果中，我们强调了 HERFD XANES 光谱在敏感评估载体作为决定原子分散金属催化性能的配体的影响方面的价值。
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