吉林大学80周年校庆——海南大学常深圳、潘勤鹤:多金属氧酸盐@多孔骨架复合催化剂用于氧化脱硫的最新进展
- 2026-09-07 11:34:18
【摘要】
多金属氧酸盐（简称多酸，简写为POMs），是一类由高价前过渡金属原子与氧原子桥连而成的纳米级金属氧簇化合物。从1826年首例多酸化合物被报道至今，这门古老而又充满活力的学科恰好走过了整整200年的发展历程，如今已发展成为无机化学领域不可或缺的重要分支——多酸化学。在多酸的众多应用方向中，催化是最具活力与产业化前景的领域之一。多酸基催化剂凭借其独特的结构与性能优势，在多个催化方向大放异彩，尤其在兼具在能源清洁化与环境保护领域双重角色的氧化脱硫（ODS）技术中展现出了卓越的性能和广阔的应用潜力。然而，纯多酸催化剂存在一个亟待解决的关键瓶颈，它在极性反应介质中极易溶解，导致催化剂难以回收和循环使用，严重制约了其工业化推广。为破解这一难题，将多酸分子精准封装于多孔骨架材料中，实现“均相催化多相化”，已成为近年来多酸催化领域的核心研究热点。针对这一前沿方向，海南大学化学化工学院常深圳副研究员、潘勤鹤教授领衔的先进功能多孔材料团队近期发表了系统性综述，梳理了多酸@多孔材料复合催化剂在ODS应用中的最新研究成果，重点聚焦无机介孔沸石、有机多孔框架及有机-无机杂化框架三类主体材料，并深入探讨了不同骨架对多酸客体分子的封装策略与作用机制，详细阐释了多酸与多孔骨架之间的协同催化效应。同时，文章还客观分析了当前高性能ODS催化剂面临的技术挑战，并对未来催化剂的理性设计原则与发展方向提出了前瞻性展望。
【研究背景】
在全球绿色化学与可持续发展理念的推动下，燃料油深度脱硫成为能源催化领域的重要前沿。氧化脱硫（ODS）因其条件温和、效率高，被视为传统加氢脱硫的有力替代技术。多酸凭借其可调的电子结构、丰富的活性位点和独特的氧化还原性能，在ODS中展现出优异催化活性。然而，纯多酸在极性介质中易溶解，导致催化剂回收与循环使用困难。为解决这一瓶颈，将多酸封装于多孔骨架中实现均相催化多相化，已成为当前研究热点。该策略不仅有效抑制多酸的溶脱、团聚与失活，还能利用多孔材料的高比表面积和限域孔道环境，提升传质效率与底物可及性。本文系统综述了多酸封装于三类典型多孔载体（无机介孔沸石、有机多孔框架及有机-无机杂化框架）的最新研究进展，深入分析了多酸与多孔骨架之间的协同效应，揭示了结构设计对催化效率与稳定性的影响规律。最后，文章展望了高性能ODS催化剂面临的挑战与未来设计原则。
【本文亮点】
亮点一：“全景式”系统梳理，覆盖三大主流多孔框架体系
本综述首次系统地总结了近十年来多酸@多孔材料复合催化剂在氧化脱硫（ODS）领域的研究进展。文章没有局限于单一材料类型，而是覆盖了无机介孔沸石、有机多孔框架、有机-无机杂化框架三大经典与新兴体系，清晰勾勒出该领域从传统到前沿的完整发展脉络，为研究者提供了一份极具参考价值的“全景地图”。
亮点二：深度拆解经典体系，揭示沸石基催化剂的改性密码
针对研究最广泛、工业化基础最深厚的无机介孔沸石体系，文章进行了深入细致的剖析。不仅系统梳理了MCM-41、SBA-15、TUD-1、KIT-6、HUSY等代表性介孔材料对Keggin、Anderson型多酸的封装策略，更重点探讨了两大核心改性方向：一是对沸石骨架进行功能化修饰，实现多酸分子的更稳固锚定，从根源上解决渗漏问题；二是对经典Keggin型多酸进行金属掺杂改性（如引入V、Ti等第二金属元素），精准调控其电子结构与催化活性。
亮点三：前沿聚焦新兴材料，填补有机多孔框架研究空白
文章特别关注了有机多孔框架这一快速崛起的新兴领域。针对目前该方向研究相对较少、系统性不足的现状，本文详细总结了多孔芳香骨架（PAFs）、离子型多孔芳香骨架（iPAFs）在多酸封装与ODS催化中的最新进展，并前瞻性地介绍了富氮COF、卟啉基COF等前沿材料的探索成果，为该领域的未来研究指明了新的方向。
亮点四：重点解读明星材料MOFs，阐明协同催化深层机制
作为近二十年材料科学领域的“明星”，金属有机框架（MOFs）与多酸的结合在本综述中占据了重要篇幅。文章系统总结了POM@MOFs复合材料近十余年在ODS领域中的发展，系统总结了MIL系列、MOF-808系列、UiO系列、rht-MOF、HKUST-1等经典MOF材料的多酸封装方法与协同催化ODS反应的性能。尤为重要的是，本文深入阐释了MOFs金属位点与多酸活性中心的协同催化机制，并详细介绍了两种前沿性能优化策略：一是通过缺陷工程构筑 MOFs 骨架缺陷，暴露更多活性位点；二是对多酸进行金属掺杂改性，进一步提升催化氧化能力。
【结论】
文章详情：Recent Advances in Polyoxometalate@Porous-Framework Composite Catalysts for Oxidative Desulfurization
CHANG Shenzhen, RUAN Banhao, ZHANG Jinhao, WU Qingxiang and PAN Qinhe*
Chem. Res. Chinese Universities, 2026, 42
https://doi.org/10.1007/s40242-026-6098-9
第一作者简介
常深圳，海南大学副研究员，博士生导师，海南自贸港“D”类人才，海南大学先进功能多孔材料团队骨干成员。2016年于河南大学获学士学位，2022年获大连理工大学博士学位，同年入职海南大学。
主要研究方向聚焦于多金属氧酸盐复合材料的设计以及其在催化领域和智能响应领域的应用基础研究，取得了一系列科研成果，相关成果已在ACS Catalysis、Green Chemistry、ACS Applied Materials & Interfaces、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Chinese Chemical Letters等国际权威学术期刊发表20余篇，授权专利2项，个人H指数17、i10指数19。在科研项目方面，主持国家自然科学基金青年项目、海南省自然科学基金青年项目、海南省人才创新项目以及包括吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室在内的多个重点实验室开放课题项目。
现担任Journal of Composites Science、Crystals、Inorganics、cMat、《海南大学学报（自然科学版）》等多个期刊的青年编委，以及Inorganics、International Journal of Molecular Sciences期刊的客座编辑。
通讯作者简介
潘勤鹤，男，1980年2月，博士，教授，博士生导师。教育部新世纪优秀人才，英国皇家化学会会士（Fellow of the Royal Society of Chemistry，FRSC）。现任海南大学热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室副主任，海南省化学化工学会副理事长，中国化学会晶体学专业委员会委员，中国稀土学会第七届稀土晶体专业委员会委员，《Chinese Chemical Letters（中国化学快报）》、《International Journal of Molecular Sciences》编委、《高等学校化学学报》、《Chemical Research in Chinese Universities》青年执行编委等。
现主要从事先进功能多孔材料的合成策略及其在环境、检测、能源和新兴领域的应用研究与应用研究，围绕功能多孔材料的设计合成、尺寸控制、表面修饰等方面进行研究，构建出系列复合型功能粒子@多孔材料及其在传感和（光电耦合辅助）吸附/催化等方面性能与应用。近年来，相关研究成果已在Angew. Chem. Int. Ed., Sci. China Chem., Chem. Eng. J., J. Hazard. Mater., Anal. Chem., Sep. Purif., Technol.等国际权威学术期刊上发表高水平SCI论文100余篇。主持完成及在研包括国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支撑计划在内的各类各级项目20余项。主编参编出版著作/教材5部，授权发明专利14项。
研究成果获海南省科技进步一等奖（第六完成人），海南省自然科学奖三等奖（第一完成人），海南省高等学校优秀科研成果三等奖（第一完成人）；获海南省教育厅首届优秀研究生导师团队负责人。
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