[00132388]配位聚合物多孔材料

传统多孔材料已在工业中获得广泛应用,但其有限的结构类型难以满足难度较大的节能分离等需求。作为一类新型多孔材料,配位聚合物具有结构多样、可设计、易调控等优点,在吸附和分离等领域有潜在应用前景,但目前在结构设计、吸附性能和机理方面还有很多亟待解决的问题。本项目发展了金属多氮唑框架和网络拓扑几何分析等材料体系和设计方法,实现了特定类型的多孔配位聚合物的框架和孔表面理性设计与构筑,设计合成了系列新型多孔配位聚合物,获得了优异的二氧化碳吸附捕获等功能,还发展了原位单晶衍射和计算机模拟等表征和研究方法,阐明了吸附过程和分离机理。通过控制多氮唑配体上氮原子的配位,使多孔配位聚合物孔表面可以从适合吸附有机物的疏水性转变成适合吸附水和二氧化碳等分子的亲水性;通过比较同构多孔金属多氮唑框架,证实了非配位芳香环氮原子的吸附亲和力大于孔尺寸效应;通过控制孔表面氮原子的浓度,实现了水和二氧化碳吸附行为的按需调控;通过控制孔表面氮原子的位置,实现了二氧化碳的强吸附同时易脱附特性,有利于高效节能的二氧化碳捕获;还提出并验证了单齿配位氢氧根等新型吸附活性位点,实现了在空气、烟道气等条件下的系列二氧化碳捕获性能记录。项目10篇代表作发表在JACS、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Chem. Sci.、Chem. Rev.和Chem. Soc. Rev.等国际顶级化学和材料科学期刊上,已被SCI他引2000余次。