ZIFs材料既有MOFs结构多样性的特点,又兼具分子筛热学和化学稳定性的优点,表现了良好的吸附、分离性能,是一种具有广阔应用前景的多孔材料,正成为材料化学的研究热点。本项目突破传统咪唑类配体范畴,在苯并咪唑基础上,从不同角度拓展,设计了三个系列的大骨架咪唑类配体。研究新型配体与金属离子配位自组装所形成的ZIFs晶体结构,考察非配位基团对拓扑网络、尤其是孔道大小和形状的影响,阐明结构组装规律,逐步达到合理设计、控制合成和定向组装目的。进一步利用这些大骨架咪唑类配体,定向合成结构新颖的大孔穴ZIFs,系统研究其吸附性能,期望在构效关系方面获得规律性成果。更有意义的是,配体中丰富的苯环基团,既有助于增强ZIFs吸附能力,又有利于控制孔道大小和形状,从而提高吸附性能的选择性和专一性,达到识别及分离气体的效果,争取开发出具有实用价值的二氧化碳捕捉材料,为新一代ZIFs材料提供创新和发展动力。
ZIFs materials;rigid imidazole ligand;assembling mechanism;fluorescence;magnetic property
本项目合成了三个系列的大骨架咪唑类配体(分别为棒槌型、脚架型和榔头型)。研究发现,由于大骨架非配位基团的位阻效应,脚架型或榔头型咪唑类配体与常规金属离子反应很难构筑ZIFs材料。我们摸索、总结了2,3萘二胺的合成方法,有望后续利用萘并咪唑与超重金属或多金属簇反应来组装ZIFs材料。目前我们合成了一系列Ag+、Cu+和Co2+等离子的配位聚合物,这部分工作正在整理、写稿之中。此外,我们在坚持原来研究计划的基础上,新增了一些研究内容,即刚性咪唑类配体的配位化学。以两个线性长链双咪唑类配体为模块,我们制备了一系列结构新颖的配位聚合物,系统考察配位组装过程中的一些规律,研究配体骨架、阴离子、溶剂等因素对网络结构的影响。除了测试部分配合物的荧光性质外,重点对相关配合物的磁性做了系统研究。尤其通过阴离子对孔隙率的调控作用,组装了一个多孔MOF。这部分研究工作以第一或通讯作者发表了7篇SCI研究论文,其中2篇二区论文,3篇三区论文,2篇4区论文,总影响因子19.97,被引用21次。