金属有机框架材料在CO2催化转化中的应用——落实“双碳”行动，建设美丽中国

doi:10.12461/PKU.DXHX202503011

大学化学 >> 2026, Vol. 41 >> Issue (2): 208-217.doi: 10.12461/PKU.DXHX202503011

所属专题：温室气体(CO2、CH4)化学

金属有机框架材料在CO₂催化转化中的应用——落实“双碳”行动，建设美丽中国

康晓敏, 焦传宝

内蒙古大学化学化工学院, 呼和浩特 010021

收稿日期:2025-03-03 录用日期:2025-04-09 发布日期:2025-12-27
通讯作者: 康晓敏 E-mail:kangxm@imu.edu.cn Xiaomin Kang
基金资助:
国家自然科学基金(22201148)；内蒙古自治区高等学校青年科技人才发展项目(NJYT23038)

Application of Metal-Organic Frameworks in CO₂ Catalytic Conversion: Promoting “Double Carbon” Actions for a Beautiful China

Xiaomin Kang, Chuanbao Jiao

College of Chemistry and Chemical Engineering, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China

Received:2025-03-03 Accepted:2025-04-09 Published:2025-12-27
Contact: Xiaomin Kang E-mail:kangxm@imu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要： 教学内容中融入科学前沿成果，以国家科技发展和环境保护的迫切需求、社会责任感等内容为主线贯穿全课程，不仅丰富了学生专业知识储备，拓宽了学生的学术视野，而且可以锻炼学生的科学思维，培养学生的创新能力及知识应用能力，极大地激发学生对科研的好奇心和探索热情。配合物作为本科教学中无机化学的重要组成部分，因其丰富的种类、广泛的性质与应用，一直被认为是无机化学学习中的重点和难点。近年来，配合物因其独特的结构特征，在CO₂的捕获与绿色催化转化方面表现出潜在的应用优势，成为了国内外研究热点。本文结合前沿科研成果，选取本科生易于理解的反应实例介绍了多孔配位聚合物——金属有机框架材料高效催化CO₂转化形成高附加值精细化学品的最新进展。

关键词: 金属-有机框架, 二氧化碳, 催化转化, 双碳, 绿色化学

Abstract: Scientific frontier achievements should be integrated into classroom teaching, aligning with the urgent needs of national science and technology development and environmental protection. A strong sense of social responsibility should permeate the entire curriculum. This teaching approach not only enriches students' professional knowledge and broadens their academic horizons but also fosters scientific thinking, innovation skills, and the ability to apply knowledge. It has significantly stimulated students’ curiosity and enthusiasm for scientific research. As a key component of inorganic chemistry in undergraduate education, coordination compounds have long been considered both a focal point and a challenge in inorganic chemistry due to their diverse types and wide-ranging properties. Recently, metal-organic frameworks (MOFs) have garnered attention for their unique structural characteristics, demonstrating significant potential for CO₂ capture and green catalytic conversion. This has made MOFs a research hotspot both domestically and internationally. By combining the latest scientific research with accessible reaction examples, this teaching material introduces undergraduate students to recent advancements in the efficient catalytic conversion of CO₂ into high-value fine chemicals using classical porous MOFs.

Key words: Metal-organic frameworks, Carbon dioxide, Catalytic conversion, Double carbon, Green chemistry

康晓敏, 焦传宝. 金属有机框架材料在CO₂催化转化中的应用——落实“双碳”行动，建设美丽中国[J]. 大学化学, 2026, 41(2): 208-217.

Xiaomin Kang, Chuanbao Jiao. Application of Metal-Organic Frameworks in CO₂ Catalytic Conversion: Promoting “Double Carbon” Actions for a Beautiful China[J]. University Chemistry, 2026, 41(2): 208-217.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.12461/PKU.DXHX202503011

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2026/V41/I2/208

参考文献

[1] Ding, M. L.; Flaig, R. W.; Jiang, H. L.; Yaghi, O. M. Chem. Soc. Rev. 2019, 48 (10), 2783.
[2] Hou, S. L.; Dong, J.; Zhao, B. Adv. Mater. 2020, 32 (3), 1806163.
[3] Liu, Q.; Wu, Q. L.; Jackstell, R.; Beller, M. Nat. Commun. 2015, 6 (1), 5933.
[4] Kolea, G. K.; Vittal. J. J. Chem. Soc. Rev. 2013, 42 (4), 1755.
[5] 肖文恺. 金属有机框架材料及其复合材料在环境催化领域的应用[硕士学位论文]. 成都: 西南石油大学, 2022.
[6] Li, H. L.; Eddaoudi, M.; Keeffe, M. O.; Yaghi, O. M. Nature 1999, 402, 276.
[7] Xie, X. X.; Yang, Y. C.; Dou, B. H.; Li, Z. F.; Li, G. Coord. Chem. Rev. 2020, 404, 213100.
[8] Yuan, S.; Feng, L.; Wang, K. C.; Pang, J. D.; Bosch, M.; Lollar, C.; Sun, Y. J.; Qin, J. S.; Yang, X. Y.; Zhang, P.; et al. Adv. Mater. 2018, 30 (37), 1704303.
[9] 黄一珂, 邱晓航. 大学化学, 2016, 31 (11), 45.
[10] Song, J. L; Zhang, Z. F.; Hu, S. Q.; Wu, T. B.; Jiang, T.; Han, B. X. Green. Chem. 2009, 11 (7), 1031.
[11] Beyzavi, M. H.; Klet, R. C.; Tussupbayev, S.; Borycz, J.; Vermeulen, N. A.; Cramer, C. J.; Stoddart, J. F.; Hupp, J. T.; Farha, O. K. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (45), 15861.
[12] Li, P. Z.; Wang, X. J.; Liu, J.; Lim, J. S.; Zou, R. Q.; Zhao, Y. L. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138 (7), 2142.
[13] Liang, J.; Chen, R. P.; Wang, X. Y.; Liu, T. T.; Wang, X. S.; Huang, Y. B.; Cao, R. Chem. Sci. 2017, 8 (2), 1570.
[14] Li, Y.; Tian, X. Q.; Jiang, W. W.; Wu, P. Y.; Li, H. S.; Wang, M.; Lin, C.; Wang, J. Chem. Commun. 2021, 57 (82), 10803.
[15] Chen, Y.; Li, F. F.; Liu, L. Y.; Zhou, Y. H. Chem. Eng. J. 2024, 490, 151657.
[16] Xu, H.; Liu, X. F.; Cao, C. S.; Zhao, B.; Cheng, P.; He, L. N. Adv. Sci. 2016, 3 (11), 1600048.
[17] Wang, X.; Gao, W. Y.; Niu, Z.; Wojtas, L.; Perman, J. A.; Chen, Y. S.; Li, Z.; Aguila, B.; Ma, S. Q. Chem. Commun. 2018, 54 (10), 1170.
[18] Cao, C. S.; Shi, Y.; Xu, H.; Zhao, B. Chem. Commun. 2021, 57 (61), 7537.
[19] Ding, W. Y.; Tai, H. B.; Tang, X. Y.; Xu, D. W.; Jin, S.; Kang, X. M.; Liu, Z. L. Appl. Catal. B-Environ. 2025, 361, 124685.
[20] Hou, S. L.; Dong, J.; Jiang, X. L.; Jiao, Z. H.; Zhao, B. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58 (2), 577.
[21] Das, R.; Nagaraja, C. M. Inorg. Chem. 2020, 59 (14), 9765.
[22] Gu, A. L.; Zhang, Y. X.; Wu, Z. L.; Cui, H. Y.; Hu, T. D.; Zhao, B. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61 (19), e202114817.
[23] Song, B.; Liang, Y. H.; Zhou, Y.; Zhang, L.; Li, H.; Zhu, N. X.; Tang, B. Z.; Zhao, D.; Liu, B. J. Am. Chem. Soc. 2024, 146 (21), 14835.
[24] Chang, Z. D.; Jing, X.; He, C.; Liu, X.; Duan, C. Y. ACS Catal. 2018, 8 (2), 1384.
[25] Zhao, M. H.; Huang, S.; Fu, Q.; Li, W. F.; Guo, R.; Yao, Q. X.; Wang, F. L.; Cui, P.; Tung, C. H.; Sun, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59 (45), 20031.
[26] Jiang, X. L.; Jiao, Y. E.; Hou, S. L.; Geng, L. C.; Wang, H. Z.; Zhao, B. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60 (37), 20417.
[27] Zhao, X.; Qin, B. B.; He, Tao.; Wang, H. P.; Liu, J. W. Inorg. Chem. 2023, 62 (45), 18553.
[28] Chen, X.; Song, J. Y.; Zheng, J.; Wang, Y. M.; Luo, J.; Weng, P. X.; Cai, B. C.; Lin, X. C.; Ning, G. H.; Li, D. J. Am. Chem. Soc. 2024, 146 (28), 19271.

金属有机框架材料在CO₂催化转化中的应用——落实“双碳”行动，建设美丽中国

Application of Metal-Organic Frameworks in CO₂ Catalytic Conversion: Promoting “Double Carbon” Actions for a Beautiful China

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0

[1]	黄臻臻, 张颖, 解仁国. 科研反哺教学视角下基于前沿文献的绿色化学课程重构[J]. 大学化学, 2026, 41(4): 38 -44 .
[2]	甘文涛, 梁大鑫, 郭明辉. 基于虚拟教研室平台的林业工程“双碳”人才培养模式实践探索[J]. 大学化学, 2026, 41(4): 75 -79 .
[3]	王晓羽, 李伊凡, 刘睿伯, 安丽, 曲丹, 刘弈畅, 孙再成. 石墨相氮化碳用于光催化Minisci反应——推荐一个科研成果转化的综合设计实验[J]. 大学化学, 2026, 41(4): 363 -371 .
[4]	王怡博, 徐睿远, 曹彬烨, 李万梅. 电池“衰老”背后的奥秘：解锁电池的“生命密码”[J]. 大学化学, 2026, 41(3): 330 -335 .
[5]	郜贝贝, 周利鹏, 杨得鑫. “双碳”理念融入物理化学课程的教学改革探索——以CO₂加氢制CH₃OH为例[J]. 大学化学, 2026, 41(3): 248 -253 .
[6]	李丹, 杨得鑫. 基于“双碳”目标的物理化学课程创新实践：以金属-CO₂电池为例[J]. 大学化学, 2026, 41(3): 268 -273 .
[7]	程海莲, 贾帅强, 陈春俊, 吴海虹, 韩布兴. 电催化二氧化碳转化：开启低碳未来的神奇钥匙[J]. 大学化学, 2026, 41(2): 1 -13 .
[8]	张玉才, 蒋俊. 电催化二氧化碳还原转化制乙烯[J]. 大学化学, 2026, 41(2): 190 -196 .
[9]	李骁龙, 仲诗淇, 魏香凤, 刘志强, 占盼, 刘节华. 二氧化碳的前世今生[J]. 大学化学, 2026, 41(2): 242 -247 .
[10]	林琛, 许环军. CO₂的“感谢信”：科技的发展，改变了我的形象[J]. 大学化学, 2026, 41(2): 238 -241 .
[11]	杨佳艺, 郝建秀, 周华从, 刘全生. 二氧化碳向环状碳酸酯的“华丽转变”：催化剂种类与作用[J]. 大学化学, 2026, 41(2): 178 -189 .
[12]	张浩然, 金亚鑫, 康鹏, 张生. 人工智能在科学研究中的融合创新应用——以双碳目标背景下的二氧化碳电催化还原为例[J]. 大学化学, 2025, 40(9): 148 -155 .
[13]	刘怡帆, 彭浩南. AI辅助开启化学的新篇章——人工智能在化学领域的应用与发展综述[J]. 大学化学, 2025, 40(7): 189 -199 .
[14]	赵紫璇, 范苗. “碳”无“酯”境[J]. 大学化学, 2025, 40(7): 213 -217 .
[15]	刘弈畅, 安丽, 曲丹, 孙再成. “双碳”背景下的综合设计实验——以PbCrO₄催化甲基蓝的光降解速率常数测定为例[J]. 大学化学, 2025, 40(6): 222 -229 .