双金属Ce(IV)/Zr(IV)基UiO-66和MOF-808型金属有机框架（MOFs）的稳定性调控研究

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摘要：
作者在温和反应条件下（15分钟内）合成了一系列Ce⁴⁺与Zr⁴⁺比例可调的双金属Ce/Zr-UiO-66和Ce/Zr-MOF-808固溶体。其晶格参数符合 Vegard定律，Ce含量≤20 at%的样品热稳定性提升、耐酸性增强且粒径更小。

研究背景：
1.行业问题和研究现状：Zr-UiO-66稳定性佳但Zr⁴⁺无 redox活性，Ce-MOF有 redox活性但稳定性差；已有研究通过后合成法在Zr-MOF中引入其他金属，却鲜有Ce⁴⁺/Zr⁴⁺双金属UiO-66和MOF-808的报道。
2.本文创新：结合Zr-MOF调节剂合成法与Ce-UiO-66合成工艺，优化条件合成Ce⁴⁺/Zr⁴⁺比例可调的双金属MOFs，实现Zr-MOF稳定性与Ce-MOF redox活性的结合。

实验部分：
1.Ce/Zr-UiO-66合成：127.6mg H₂BDC溶于3.6mL DMF，加0.533M Ce(IV)、Zr(IV)溶液（变量）和1.03mL甲酸，100℃搅拌15分钟，离心洗涤（DMF、丙酮），70℃烘干，得11种样品（Ce含量8.3%-78.9at%）。
2.Ce/Zr-MOF-808合成：67.2mg H₃BTC溶于1.6mL DMF，加0.533M Ce(IV)、Zr(IV)溶液（变量）和4.12mL甲酸，100℃搅拌20分钟，离心洗涤（DMF、丙酮），70℃烘干，得5种样品（Ce含量19.6%-68.5at%）。

分析测试：
1.PXRD：Ce/Zr-UiO-66晶格参数随Ce⁴⁺占比增大而线性增加（符合Vegard定律，a_Ce=21.4727Å，a_Zr=20.7551Å）；Ce/Zr-MOF-808晶格参数也呈线性相关。
2.热稳定性（VT-PXRD）：Ce/Zr-UiO-66中P1（8.3at% Ce）热分解温度350℃，Ce≤20.6at%时稳定性随Ce减少线性提升；Ce/Zr-MOF-808中M1（19.6at% Ce）热分解温度170℃，高于其他样品（150℃）。
3.BET：Ce/Zr-UiO-66的P1-P3比表面积1363-1443m²/g，P4-P11为1146-1174m²/g；Ce/Zr-MOF-808的M1-M5为1192-1477m²/g。
4.化学稳定性：Ce/Zr-UiO-66中Ce≤17.9at%的样品（P1-P3）在pH=0的HCl中稳定，Ce含量更高的样品溶解。

总结：
1.主要研究结果：成功合成双金属Ce/Zr-MOFs，明确Ce含量对其结构、稳定性、粒径的影响规律。
2.创新突破：实现Ce⁴⁺/Zr⁴⁺在UiO-66和MOF-808中的均匀掺杂，证实固溶体特性。
3.潜在意义：为兼具稳定性与 redox活性的MOFs设计提供思路，助力催化、气体存储等领域应用。

Tuning the stability of bimetallic Ce(IV)/Zr(IV)-based MOFs with UiO-66 and MOF-808 structures
Authors：M. Lammert, C. Glißmann, N. Stock
DOI：10.1039/c7dt00259a
Link：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/dt/c7dt00259a

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