福建物构所多孔金属有机框架材料研究获新进展

2010-12-15 23:00 来源: 中国科学院
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金属咪唑框架材料

  面对当前严峻的能源危机与环境恶化,探索应用于能源气体(氢气、甲烷等)的存储、温室气体(二氧化碳)的俘获以及高效多相催化反应的新多孔材料一直是化学与材料领域的研究热点之一。近年来,微(介)孔金属有机框架材料(MOFs)因其在气体存储/分离、催化等方面表现出优异性能而备受关注,其中具有代表性的是一类具有无机分子筛拓扑网络结构的金属咪唑框架材料(ZIFs),该类ZIF材料既能从结构上模拟无机分子筛材料(Zeolites)的4-连接网络特性,另外还具有非常高的比表面积和比一般MOF材料更高的化学和热稳定性(可达到500摄氏度)。

  中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室张健研究员领导的课题组在科技部973计划、国家自然科学基金项目的资助下,巧妙地应用结构设计思想,成功结合了Zeolites中的TO4单元和ZIFs中的M(imidazolate)4单元,组装出了一类新型杂化分子筛材料(Hybrid ZIFs = HZIFs),这类HZIFs材料具有比ZIF材料更高的热稳定性(达到550摄氏度)。另外,HZIFs结构中含有潜在的TO4催化作用位点,在选择性催化氧化苯甲醇至苯甲醛和可见光催化降解甲基橙废液等方面表现出良好的性能。

  该研究为新一代无机-有机杂化型分子筛材料的设计合成和应用开发提供了策略和思路,研究结果发表于Angew. Chem. Int. Ed.(DOI:10.1002/anie.201005917)。

  另外,张健课题组通过模拟无机硅铝分子筛(如Na2Al2Si3O10)的组分特征,设计合成了由碱土金属离子(Na+)模板构筑的混Zn/Cu金属有机类分子筛框架材料(Chem. Commun. 2010, 46, 3182-3184);还成功合成了由无机和有机双重柔性基元构筑的具有呼吸效应的微孔金属有机架材料,该材料对CO2气体具有非常高的选择性吸附性能(Chem. Commun. 2011, 47, 770-772)。