《基於多核金屬簇-有機材料的結構設計、合成與性能研究》是依託吉林大學，由劉雲凌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於多核金屬簇-有機材料的結構設計、合成與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉雲凌
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
根據晶體工程學和超分子化學的原理，以新結構、高連線（8-連線以上）、高熱穩定性多核金屬簇-有機材料的開拓為目標，開展系統的合成與性質研究。具體包括：設計合成穩定和高連線的多核含Zr, Hf等金屬簇無機結構基元，與不同形狀和尺寸的有機配體進行組裝，構築系列具有預期拓撲結構的多孔配位聚合物；對有機配體進行官能團修飾，考察不同官能團對CO2，H2等氣體儲存與分離性能的影響；對具有高穩定性和高比表面積的聚合物進行後修飾合成，將手性基團等不同功能的官能團修飾到配位聚合物的孔道中，研究其不對稱催化與分離性能。在此基礎上，系統考察有機溶劑、模板劑、配體修飾和官能團的引入等對產物結構及性能的影響，總結合成-結構-性質的關係與規律，為最終實現具有特定結構與優良催化、吸附與分離性能的高連線多核金屬簇-有機材料的設計合成提供基礎
結題摘要
基於多核金屬簇結構基元構築的多孔金屬有機骨架材料，由於其新穎的拓撲結構、超高的水/熱穩定性、更多的開放金屬位點、可修飾性等優點，在氣體儲存與分離、檢測、催化等領域展現出廣闊的套用前景。在本項目的研究工作中，我們利用不同的合成策略，以多核金屬簇為結構基元，與有機配體或官能團修飾的有機配體自組裝構築了一系列多核金屬簇-有機材料，並對其二氧化碳捕獲，小分子氣體吸附與分離性能進行了深入研究。取得的主要結果如下：（1）我們以類DNA雙螺旋鏈的聚合物為模板，利用超四面體Cu4I4金屬簇作為無機構築單元，三乙烯二胺為直線型配體，通過主-客體之間的手性相互作用，成功誘導合成出結構新穎、具有單一手性和螺旋孔道的類分子篩配位聚合物材料。該化合物表現出良好的氣體吸附與分離以及對映體選擇性分離性能。我們提出的基於主客體間手性相互作用構築手性MOF材料的新合成策略對於單一手性材料的設計合成具有重要意義。（2）利用獨特的三元次級結構單元，混合金屬簇結構基元等方法，我們設計合成了一系列多孔金屬有機骨架化合物，這些化合物均顯示出良好的氣體吸附選擇性。（3）我們利用超分子構築塊的合成策略，通過設計合成含不同官能團的有機配體，合成了一系列基於金屬有機多面體的金屬有機骨架材料。由於這些化合物具有多種籠狀結構、較高的比表面積和相對較小的視窗、較多裸露的金屬開放位點和路易斯鹼位點，在二氧化碳捕獲、小分子氣體選擇性吸附分離以及天然氣純化方面展現出潛在的套用價值。（4）通過對有機配體的官能化以及有機胺的調變，我們合成了一系列具有類分子篩GIS拓撲學結構的三維超分子骨架化合物ZSA-3-9。該系列化合物在烷烴和二氧化碳存儲方面展現出優異的性能。該工作對於利用不同的金屬-有機多邊形來構築具有類分子篩配位聚合物材料具有重要的指導意義。研究工作在國際期刊上發表了SCI檢索論文30篇，已培養博士研究生6人，碩士研究生2人。
