基于三苯胺类多羧酸配体构筑的3例金属有机框架材料

三苯胺类多羧酸有机配体因在光电功能材料领域表现优异而受到学者广泛地关注.本文选择一个具有纳米尺寸臂长的配体三(4′-羧基联苯基)胺(H_3TPA),在不同的反应条件下,分别与MnCl_2·4H_2O,Cu(NO_3)_2·6H_2O和Co(NO_3)_2·6H_2O反应,合成了3例结构新颖的金属有机框架(MOF)材料,[Mn(HTPA)(DMA)]_n·x G(FIR-31,DMA=N,N-二甲基乙酰胺,G=客体分子),[(Me_2NH_2)(Cu(TPA)]_n·x G(FIR-32),[(Co_3(TPA)_2(TMEA)_2]_n·x G(FIR-33,TMEA=N,N,N′-三甲基乙二胺).X射线单晶衍射结果表明,FIR-31是由双核[Mn_2(COO)_4]次级构筑单元(SBU)通过未完全脱质子的HTPA2-配体桥联形成的二维(4,4)-sql层状结构;FIR-32则是一个具有(3,6)-kgd拓扑网络的阴离子型二维层,其SBU为双核的[Cu_2(COO)_6];而FIR-33是由三核[Co_3(COO)_6]SBU构筑的具有(3,6)-kgd拓扑类型的二维层结构.     

共价有机框架材料的设计与制备

共价有机框架材料(covalent organic frameworks,COFs)是有机构筑基元通过共价键连接而成的晶态多孔高分子材料,因其高比表面积、低密度、高度有序的周期性结构和易于功能化等特点,在气体吸附和存储、光电器件、催化、储能和传感等领域都展现出了广阔的应用前景.COFs的出现和发展使得人们在一定程度上实现了对二维聚合物和三维聚合物的二级结构和三级结构的精准调控.本文从结构设计和功能设计两方面出发介绍COFs的基本设计理念,总结了COFs粉体、单分子层COFs和COFs膜3种形态COFs材料制备合成方法,最后对COFs材料未来发展方向进行了展望.     

用于二氧化碳捕集的阴离子柱杂化金属有机框架材料

二氧化碳(CO₂)等温室气体浓度提高引起的全球变暖危机已成为全球关切的焦点.为应对这一难题,当前已开发出多种碳捕集技术来减少CO₂的排放.近年来,基于多孔吸附材料的碳捕集技术因具有自身独特优势引起了全球研发人员的广泛兴趣.金属有机骨架(MOFs)材料因其高度有序的孔结构和极为丰富的结构可修饰性,被认为是本领域中极具应用前景的新型多孔材料之一.然而大多数常规MOFs材料通常存在吸附容量与选择性之间的取舍问题,近年来发展的阴离子柱杂化MOFs(APMOFs)材料由于结构中存在有丰富氢键受体的阴离子柱配体,可通过孔道尺寸、形状和化学性质之间的协同效应,同时满足对于高吸附容量和高选择性性能的要求,因而受到了本领域研究者的广泛关注.本文依据材料的吸附性能和稳定性特点,将APMOFs划分为四代发展,综述了该材料近10年来在二氧化碳捕集的研究进展,并指出在未来走向商业应用中面临的机遇和挑战.     

金属有机框架衍生的单原子分散金属催化剂

近年来,单原子分散的金属催化剂(ADMCs)以其最大的原子利用效率(100%),独特的活性位点,较高的催化活性、稳定性和选择性在电催化领域引起广泛关注。金属有机骨架(MOFs)具有明确的分子结构块、可调的官能团和有效的配位,目前已成为制备ADMCs的潜在支撑材料。文章主要介绍近年来MOFs衍生的纳米材料用于ADMCs的开发情况及其在电化学催化氧还原反应方面的应用。还讨论了ADMCs在该领域研究所取得的重要进展,以及面临的挑战和机遇。     

缺陷化金属有机骨架材料的合成及其污染控制应用

金属有机框架(MOFs)由于具有高孔隙率、大比表面积以及可调的结构和组成等固有特性而在污染控制领域吸引了越来越多的关注.在MOFs的合成过程可设计和生成缺陷,其存在使材料在污染物吸附和催化降解方面具有优异的特性.本文着重于MOFs的缺陷分类,介绍了将缺陷引入MOFs的方法以及缺陷对MOFs理化性质影响方面的最新和重要进...     

基于正四面体构筑单元的多孔芳香骨架材料

多孔芳香骨架(porous aromatic frameworks,PAFs)材料作为一类重要的多孔材料,近十年取得了很大的研究进展.这类材料具有超高的比表面积、轻的骨架密度、灵活的骨架可修饰性以及高的热化学稳定性,被广泛地应用于气体吸附、分离、催化、传感等方面.拓扑化学理论的引入使得PAFs材料的合成更具有目标性,可以实现PAFs材料的定向设计合成.具有高度对称性的正四面体基元是构筑高稳定性PAFs材料的理想单元,可用于合成具有金刚石结构的高比表面多孔材料.本文从2009年第1例PAFs材料、PAF-1的设计思想与定向合成出发,分别讲述了PAFs材料的结构设计、合成策略、性质应用,总结了基于正四面体基元的PAFs材料的研究进展,以期为合成高稳定性高比表面积的多孔材料提供一些思路.     

兼具气体分离和催化加氢性能的新型金属有机膜材料

近年来,以有机高分子为载体的负载型金属络合催化剂的研究已有大量的报道,而且经官能团化、掺杂或络合金属化合物(或络合物)等改性后的有机高分子膜材料在膜分     

具有载流子转变性能的超导材料

日本索尼公司已发现一种具有载流子转变性能的新型超导材料。据该公司发言人称,这种材料是一种含钕、铈、铜、氧元素的烧结体,是经过无氧化条件下的燃烧而形成的。为了形成这种材料,要将铈元素掺入钕元素中,并减少其含氧量,以保证电子载流子具有较高浓度.在普通温度直至超导特性转折点温度范围内,这种新材料显现出电子(n型)传导特性,而当温度降至超导特性转折点以下时,载流子又会转变成P型.对     

在5K时具有超导性的有机“金属”

美国阿贡国家实验室的科学家创造了一项有机化合物常压体相超导性的新纪录。最近,他们通过合成方法得到了一种β-(BEDT-TTF)_2AuI_2(“合成金属”),该化合物在5K时显示出超导性质。据该实验室化学家J.M.威廉斯(Jack.M.Williams)的说法,这个温度比与之密切相关的化合物β-(BEDT-TTF)_2IBr_2——原保持最高临界温度纪录的化合物——的临界温度高出2K以上。     

金属有机架构材料(MOFs)的催化应用

金属有机架构材料(metal-organic frameworks)是一种介于有机纤维和无机沸石分子筛的新型有机-无机杂化材料。有机配体的连接作用将无机金属簇通过配位键或者超分子作用自组装连接在一起,形成具有拓扑结构的一维、二维或者三维的大分子结构。由于其灵活可调的孔结构、超高的比表面积以及易于功能化的特点,金属有机架构材料在催化应用方面展现出优异的发展前景。综述了近年来MOFs材料在催化领域的研究成果,重点关注了材料的制备方法和催化应用。     

金属有机框架/聚合物气体分离膜的界面结构设计研究进展

气体分离膜技术在节能减排领域具有突出优势,是一项具有很大发展潜力的气体分离技术.基于金属有机框架/聚合物的混合基质膜兼具聚合物膜材料的易加工性和金属有机框架的优良气体选择吸附特性,受到全球学者的关注.如何有效调控两相界面处微观结构,改善混合基质膜材料的气体分离性能是混合基质膜领域的关键问题.针对这一热点问题,主要综述了近几年学者在金属有机框架/聚合物基混合基质膜的界面结构设计优化、膜材料构效关系研究、膜的规模化制备等领域的研究现状与进展.重点介绍了如何优化与表征界面结构以及金属有机框架与聚合物对膜性能的影响规律两个方面.此外,对混合基质膜材料未来的发展方向进行展望,以期为高性能混合基质膜的理性设计等方面提供研究思路.     

腺嘌呤生物金属有机框架的配位化学及超分子识别

生物金属有机框架(biological metal-organic framework,Bio MOF)是近十来年发展起来的一类新型晶态多孔材料,它采用生物分子作为有机连接体,本身具有优良的生物相容性,为生物学和医学方面的应用提供新的机遇.本文总结了腺嘌呤作为有机配体与金属离子组装形成Bio MOF的配位化学和结构特点,介绍带有开放WatsonCrick位点(open Watson-Crick site)的Bio MOF及其主客体化学的研究,并展望其在化学和生物领域中的前景.     

金属有机框架化合物在气体存储和分离方面的研究进展

随着工业文明与人类社会的不断进步,全球能源需求不断攀升.2019年,全球一次能源消费总量高达583.9 EJ,而国际能源署预计至2040年全球能源需求仍将增长25％.石油、煤炭等传统化石能源的大量燃烧造成了温室效应、酸雨、光化学烟雾等环境问题.一方面,气体作为一种清洁的能源载体,兼具高热值和低碳排放量,越来越受到人们的...     

金属有机聚合物膜的直接合成及其电导性质研究

金属有机聚合物因其独特的物理化学性能而广泛应用于耐热、抗辐射、传感器、催化剂、阻燃剂、光敏剂等材料领域。传统的金属有机聚合物制备是先合成金属有机化合物单体,然后聚合。由于单体溶解性差、空气敏感、聚合条件苛刻等,使得制备难度很大。为此,我们用低压     

未来的五种新颖材料

正最近彭博网站发文向大众展示了五种新颖材料,它们是:可轻松去污保洁的材料被称为"第二皮肤"的美容材料、让你拥有非凡弹跳力的材料、迄今为止最"黑"的材料和可制作连线上网纺织品的纤维材料。研发地:英国伦敦使用技术::疏水涂层特性:轻松除污保洁这种材料可应用于玻璃、钢铁、布和纸的自净涂层,它包覆了二氧化钛纳米粒子制造的涂层,可通过独特的纹理和低表面能量,将污迹随水一起清除掉。但它目前仍在伦敦大学实验室里处于实验阶段。     

一种全新的有机金属络合物非线性倍频材料——ATCC晶体的生长及性能研究

二氯三丙烯基硫脲合镉[分子式Cd(C_4H_8N_2S)_3Cl_2,简称ATCC]是我们依据将无机畸变多面体与有机共轭分子体系相结合的物理思想,利用粉末筛选实验,设计、合成、探索出的一种新型非线性倍频材料。半定量粉末倍频实验表明其倍频效应强于脲素。本文简要报道了这种新材料的合成、生长、结构测定及其物化性能的研究结果。     

多氟阴离子功能化金属有机框架实现乙烯一步纯化

<正>乙烯(C₂H₄)是石油化工行业中最重要的基本原料,是衡量国家石油化工水平的重要标志,2021年全球乙烯产能达2.14亿吨.目前乙烯生产主要依赖于石油脑的裂解.煤制烯烃、乙烷裂解、甲烷氧化偶联等非石油路线是生产乙烯的替代技术.在生产过程中,微量乙炔(C₂H₂)和二氧化碳(CO₂)作为副产物产生,需要深入脱除以制备聚合物级(>99.996%)乙烯.     

镍金属有机框架改性柔性纤维的制备及其多巴胺传感应用

功能纤维在可穿戴电子的应用中具有巨大的应用前景.但是,由于其成本高昂,且功能层与织物基材之间的黏合力很差,易导致功能层脱落,因此功能纤维在生物医学相关领域中的使用率很低.本文提出了一种高效的新策略,利用原子层沉积制备的氧化物薄膜来诱导自组装生长镍基金属有机框架(Ni-MOF-74),从而形成功能纤维复合结构(Ni-MO...     

三明治结构金属有机框架复合材料的微环境调控优化光催化制氢

<正>太阳能光催化制氢是有希望解决全球能源危机的可行性手段,提高人工光催化剂的效率是该领域面临的核心问题.由于催化位点与周围微环境之间的协同作用,天然酶表现出超高的催化效率.受此启发,研究人员在热催化剂的催化位点周围制造合适的微环境,有效提高了催化效率^[1～6].     

金属硼化物作为水溶液负极材料的制备与容量输出性能

通过机械球磨法制备了TMB0.5(TM=Co,Mo,V)类过渡金属硼化物.在碱性电解质溶液中,合成的金属硼化物表现出显著的电化学活化行为,其放电容量明显高于单质金属与硼单独放电的容量之和,其中过渡金属实现的放电容量约为其单独放电时的2倍.同时,作为负极应用,该金属硼化物的阳极极化明显降低,与空气电极构成电池后,恒流放电电压平台相对于单质金属提高了100～300mV.表明金属硼化物中过渡金属与硼可以相互活化,从而实现电化学性能的共同显著提高.