《基於多金屬氧酸鹽的MOFs功能化及性能》是依託東北師範大學，由劉術俠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於多金屬氧酸鹽的MOFs功能化及性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉術俠
- 依託單位：東北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以探索金屬-有機框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）功能化途徑，提高其穩定性、功能性為目的，設計製備擔載多金屬氧酸鹽（Polyoxometalates, POMs）的晶態多孔材料。利用POMs和MOFs的結構特點、性能優勢以及在性能上可能產生的集成、協同或相加效應，設計製備具有複合功能的新型晶態多孔材料，獲得這類材料作為催化劑的詳細信息；揭示由於多金屬氧酸鹽進入金屬-有機框架中改變孔道內部環境而改善氣體吸附性能的規律性；闡明多金屬氧酸鹽客體與金屬-有機框架主體的相互作用規律及其在限域空間裡單分子排列的多金屬氧酸鹽的性質（如氧化還原性質等）發生變化的規律性，為推進MOFs材料走向實際套用提供一有效途徑。
結題摘要
本項目以探索MOFs的功能化途徑，增強其穩定性和功能性為目的，設計合成新的基於金屬氧酸鹽（POMs）的晶態材料。利用MOFs及POMs的結構特點、性能優勢及在性能上可能產生的複合、集成及相加效應，設計製備具有複合功能的新型雜化材料，獲得材料的各種結構信息。主要取得以下成果。 1、利用配位調節方法，實現了對亞微米尺度的多酸基多孔金屬有機框架材料的晶面調控，探索了不同形貌亞微米晶的形成機理，發現調節劑的加入量是這類材料形成不同形貌的關鍵因素。發現由於沿著 {100} 面生長的微晶多酸催化劑活性點暴露在表面，使催化活性不再受孔道尺寸的限制，對一些尺寸較大的反應底物，如生物柴油的製備顯示出優異的催化活性。這種控制晶面生長的方法具有普適性，可以擴展到其它MOFs體系中。 2、探索了多酸基多孔MOFs催化材料的納米化新途徑，得到具有兩親性（親水及親油）、多孔性及雙酸（路易斯酸與布朗斯特酸）活性點協同作用的新型催化材料，有效地實現了多酸催化劑在油相中的均勻、穩定分散，在以氧氣為氧化劑的石油深度脫硫反應中顯示出優異的催化活性。 3、打破了長期以來人們一直認為的鈮酸鹽的合成組裝需在鹼性條件下的局限，以缺位多鎢酸鹽為載體將鈮引入到酸性體系中，得到系列在光催化領域有著重大潛在套用的過氧基鈮簇和高核Nb\W混配型多酸簇。發現和總結了酸性條件下Nb-O-Nb鍵形成組裝規律以及Nb\W混配型多酸的穩定性和衍生化的反應條件，為鈮酸鹽化學的進一步拓展和套用奠定了理論和實驗基礎。 4、設計合成了具有連續、穩定氫鍵網路的多酸基MOFs及多酸基氧化石墨烯雜化材料，研究了雜化結構中質子數量、跳躍位點密度、材料保水性、氫鍵網路連續性及傳輸路徑等因素對質子導電性能的影響，探索了質子導電機理。發現多酸的引入能夠顯著提高雜化材料保水性，使氫鍵網路具有高穩定性，這對設計合成質子導電材料具有重要意義。 在基金的資助下，在JACS（3篇）、Adv. Funct. Mater.、Chem. Commun.等國際重要學術雜誌發表SCI論文33篇，其中影響因子大於10的4篇。授權中國發明專利3件。應邀在國內學術會議上做大會報告1次，邀請報告6次，培養畢業博士研究生3名，畢業碩士研究生9名。
