个人简介
1992年7月毕业于山东师范大学化学系,2003年7月博士毕业于中国科学院福建物质结构研究,主要从事一些有机配体和多酸配体共同桥联过渡金属离子或稀土离子的杂化材料以及混合有机配体桥联过渡金属离子或稀土离子的多孔MOFs合成、结构及性能研究。2003年9月到美国北卡罗莱纳大学Chapel Hill 分校做博士后研究工作,主要从事手性多孔MOFs合成与不对称催化应用研究。2005年作为引进教授到浙江大学化学系工作,从事多孔MOFs的设计合成与应用研究。
 

功能配位聚合物的合成与催化融合了金属-有机框架多孔材料(MOFs)、自负载和均相催化剂的优点,使反应物分子进入MOFs纳米孔道并与孔道内壁上的催化中心作用,使反应在纳米孔道内进行,实现催化反应的高效率、高选择性、高活性和高负载量,是一个多学科交叉的国际前沿研究领域。在这样一个高度交叉的研究领域,申请人以学科交叉为手段、晶体结构为基础、催化功能导向为指导原则、基础与应用结合为特色,解决了金属卟啉均相催化剂失活的问题,首次实现了卡宾催化剂的MOFs自负载,取得了远远优于均相催化剂的非均相催化反应的高效率、高选择性、高活性和高稳定性等,部分研究工作已处于国际领先地位。
 

近几年来,在Acc. Chem. Res., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表论文150余篇,被引用4000余次,单篇最高引用1098次,H指数为32。多次荣获中国科学院刘永龄奖学金一等奖、二等奖、中国科学院一等奖学金、中国科学院院长特别奖、中国科学院优秀博士毕业论文、全国优秀博士学位论文提名奖、福建省科学技术奖一等奖、浙江省杰出青年团队基金资助并入选浙江省“新世纪151人才工程”等。
 

实验室地址:玉泉校区教八212-216
 

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Email: cdwu@zju.edu.cn
 

代表作:
 

1.Min Zhao, Sha Ou, and Chuan-De Wu*, Porous Metal−Organic Frameworks for Heterogeneous Biomimetic Catalysis, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1199-1207.
 

2.Ming-Jie Dong, Min Zhao, Sha Ou, Chao Zou, and Chuan-De Wu*, A Luminescent Dye@MOF Platform: Emission Fingerprint Relationships of Volatile Organic Molecules, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1575-1579.
 

3.Guo-Qiang Kong, Sha Ou, Chao Zou, Chuan-De Wu*, Assembly and Post-Modification of a Metal−Organic Nanotube for Highly Efficient Catalysis, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19851-19857.
 

4.Xiu-Li Yang, Ming-Hua Xie, Chao Zou, Yabing He, Banglin Chen,* Michael O’Keeffe, Chuan-De Wu*, Porous Metalloporphyrinic Frameworks Constructed from Metal 5,10,15,20- Tetrakis(3,5-biscarboxylphenyl)porphyrin for Highly Efficient and Selective Catalytic Oxidation of Alkylbenzenes, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10638-10645.
 

5.Chao Zou, Zhijuan Zhang, Xuan Xu, Qihan Gong, Jing Li*, Chuan-De Wu*, A Multifunctional Organic-Inorganic Hybrid Structure Based on MnIII-Porphyrin and Polyoxometalate as a Highly Effective Dye Scavenger and Heterogenous Catalyst, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 87-90. 6.Liqing Ma, Chuan-De Wu, Marcela M Wanderley, Wenbin Lin, Single-crystal to single-crystal cross-linking of an interpenetrating chiral metal-organic framework and implications in asymmetric catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8244-8248.
 

7.Chuan-De Wu and Wenbin Lin, Heterogeneous Asymmetric Catalysis with Homochiral Metal-Organic Frameworks: Network Structure-Dependent Catalytic Activity, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1075-1078 (Highlighted in Science,2007, 315, 19).
 

8.Chuan-De Wu, Aiguo Hu, Lin Zhang, and Wenbin Lin, A Homochiral Porous Metal-Organic Framework for Highly Enantioselective Heterogeneous Asymmetric Catalysis, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8940-8941 (“Hot Articles”).
 

9.Chuan-De Wu and Wenbin Lin, Highly Porous, Homochiral Metal-Organic Frameworks: Solvent-Exchange-Induced Single-Crystal to Single-Crystal Transformations, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1958-1961.
 

10.Chuan-De Wu, Can-Zhong Lu, Hong-Hui Zhuang and Jin-Shun Huang,Hydrothermal Assembly of a Novel Three-Dimensional Framework Formed by [GdMo12O42]9- Anions and Nine Coordinated GdIII Cations, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3836-3837.
 

 
1、金属-卟啉框架材料(MPFs)的合成与应用研究
 
卟啉(porphyrin)是与生命科学密切相关的一种具有大共轭环状结构的金属有机化合物。卟啉及其衍生化合物广泛存在于生物体内和能量转移的相关的重要细胞器内。在动物体内主要存在于血红素(铁卟啉)和血蓝素(铜卟啉)中,在植物体内主要存在于维生素B12(钴卟啉)和叶绿素(镁卟啉)中,是血细胞载氧进行呼吸作用和植物细胞进行光和作用过程中的关键作用。因此,引起了化学家和生物学家的极大兴趣,人们相信卟啉在能量转移方面有着优异甚至神奇的作用。卟啉化合物在仿生化学、高分子材料、化学催化、电至发光材料、太阳能利用、特种材料、分析化学、分子靶向药物等不同领域的各个方面都有很大应用,目前世界科学界乃至化工工程学界对卟啉的研究热度正在逐年增加。
血红素中的活性物质铁卟啉
 
含有金属卟啉单元的维生素B12与叶绿素A的结构
 
金属-有机框架材料(MOFs)是近年来研究非常热门的一种新型功能材料,在气体分子吸附和拆分、手性拆分、化学传感、荧光、磁学、非线性光学、催化等领域都有着潜在的应用价值。本课题组一直致力于卟啉化学的研究,并在金属-卟啉框架材料(MPFs)的研究中,合成了大量新颖、结构独特的金属-卟啉框架材料,并着重研究其催化反应性能。
 
 
金属卟啉框架材料的合成策略与催化应用
 
 
本课题组合成的基于金属卟啉化合物的新颖结构
四羧基苯基钯卟啉与金属镉原子构筑的MOF材料应用于苯乙烯选择性氧化实例(Chem. Commun., 2011, 47, 5521-5523)
 
四吡啶基锡卟啉与金属锌原子构筑的MOF材料应用于光催化氧化酚和硫醚的实例 (Inorg. Chem., 2011, 50, 5318–5320)
 
 
四吡啶基锰卟啉与杂多酸(PW12O403-)及镉原子构筑的有机-无机杂化材料,及其应用于乙基苯选择性氧化研究实例(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 87–90)
 
已投稿研究结果
2、金属-卡宾框架材料(MCFs)的合成与应用研究
近年来,N-杂环卡宾(NHC)以其易合成、毒性小、结构稳定、空间位阻和电子效应易调控、与金属配位能力强等特点,已成为一类重要的催化剂。我们比较感兴趣的是以N-杂环卡宾或其咪唑盐为基本单元合成复合配体,用来桥联过渡金属离子组装多孔MCFs,并研究其特异催化活性。以N-杂卡宾-金属复合配体合成多孔MCFs,不仅能通过改变配体、金属离子、官能团、合成条件等调节功能MCFs的结构和性能,还能进一步研究构效关系指导特异催化活性研究。
我们以一系列N-杂环卡宾或咪唑盐复合桥联配体与金属盐在适当条件下反应,以较高产率得到了一系列晶体,并通过X-射线衍射测定了材料的晶体结构。其中,大部分材料孔道大小达到了1~4 nm,并且活性金属离子或卡宾碳原子裸露于纳米MCFs孔道中。计算结果表明,大多数MCFs的孔隙率接近于70%。研究结果表明,新MCFs催化剂在Heck、Suzuki-Miyaur以及还原氢化等反应中都表现出了非常高的特异催化活性,远远高于对应均相催化剂的催化活性。
 
 
  
3、金属-氨基酸框架材料(MAFs)的合成与应用研究
天然a-氨基酸作为一种构成生物大分子的基本结构单元,表现出了许多功能性和高度选择性而引起了化学家们的广泛兴趣。氨基酸作为一种均相有机小分子手性催化剂,在多种反应中显示出优异的催化活性,它作为一种模拟酶在化学反应中发挥作用, 为“有机催化”理论的建立奠定了基础。我们比较感兴趣的是利用氨基酸作为基本构筑单元桥联过渡金属离子形成手性金属-有机杂化材料,主要是研究它们在手性催化以及手性分离中的应用。
 
4、有机-无机杂化材料(PMOFs)的合成与应用研究
多酸化合物又称多金属氧酸盐(Polyoxometalates,简称POMs)是大小在纳米级的金属-氧簇合物。多酸化合物由于其自身的结构特点而具有许多特殊性质,如超强酸性、强氧化性、良好电子存储和传递性、有机溶剂可溶性和热稳定性等。这些性质使其在药物、光、电、磁材料等诸多领域有广泛的应用。多酸化合物以其庞大的体积等结构特点以及超强酸性和强氧化性等特性而有较高的催化活性。多酸化合物的组成和结构富于变化,可以在分子水平上设计与调控多酸化合物的催化活性和选择性,被认为是最具有研究价值和开发前景的“绿色”催化剂之一。
多孔材料以其稳定的结构,超大的孔隙率和比表面积使它们在催化、吸附、拆分、负载、离子交换、分子识别等众多领域都有广泛应用。由于杂多酸表面具有丰富可以与金属离子配位的氧原子,以杂多酸作为无机配体和有机桥联配体共同桥联金属离子构筑有机-无机杂化材料(Organic-Inorganic Hybrid; Polyoxometalate-based Metal-Organic Frameworks, PMOFs)引起了人们的广泛兴趣。这类化合物不仅结构新颖,而且由于金属节点和有机配体的引入,使这类材料的可控性和功能性增强。这类材料在气体存储、分离、催化和药物传输等领域有广泛的应用价值。但是目前大多数PMOFs合成所用的有机配体还仅限于传统的含氮类刚性配体,而以功能性有机配体合成HPOMs还刚刚起步。
我们比较感兴趣的是以杂多酸无机配体和功能性有机配体共同桥联过渡金属离子合成PMOFs,研究它们在非均相催化中的应用。

 

工作研究领域

1、金属-有机框架功能新材料的合成及催化活性调控 2、纳米仿生新材料的合成及模拟酶催化活性研究 3、纳米多孔有机高分子新材料的合成及催化活性研究

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