穿插和纏繞的金屬-有機骨架化合物定向合成與性質

《穿插和纏繞的金屬-有機骨架化合物定向合成與性質》是依託西北大學，由王堯宇擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：穿插和纏繞的金屬-有機骨架化合物定向合成與性質
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：王堯宇
• 依託單位：西北大學

項目摘要

金屬-有機骨架化合物(MOFs)在諸如催化、導電、吸附、磁性和非線性光學等領域具有潛在的套用價值，使其成為化學研究的前沿和熱點之一。在構築這類化合物時，經常發生穿插與纏繞現象，對化合物的性能影響較大，有些化合物發生穿插與纏繞後，可以增強金屬之間的耦合強度和骨架的穩定性，但也減小了骨架孔道的大小，有些化合物發生穿插與纏繞後其吸附性反而增強。由此可見，有效定向組裝出具有特定目標的穿插和纏繞結構的金屬－有機骨架化合物就顯得尤為重要。本項目擬從有機配體的性質（配位點及能力、長短、體積，超分子力識別點等）、金屬離子的性質（電荷、半徑，電子結構等）和反應條件（合成方法、溶劑、溫度、濃度比、酸鹼性、壓力等）等影響因素入手，系統研究具有穿插和纏繞結構金屬－有機骨架化合物的定向合成和性質，找出配體、金屬離子、合成方法及合成條件與穿插和纏繞結構之間的關係，探索各類穿插和纏繞結構對化合物性能的影響規律。

結題摘要

本項目緊緊圍繞穿插纏繞型金屬-有機骨架化合物的結構設計、可控組裝和構效關係這三個關鍵科學問題開展系統的研究工作，組裝了愈300例金屬-有機骨架化合物，並對它們的結構和具有的性能質進行了深入系統的研究。主要開展了以下三個方面的研究工作，並取得了重要成果：1、使用長尺寸雙柔性配體、柔性-剛性混合配體策略組裝了多例具有新型纏繞類型的不同股數分子辮化合物，總結了分子辮化合物組裝的技術要點，建立了分子辮化合物結構設計和合成的新理論體系；2、從改變合成條件如反應溫度、體系pH值、溶劑等以及配體長度、金屬離子特性等角度，成功地組裝了多個系列的具有新穎結構的穿插纏繞型金屬-有機骨架化合物，總結出這些因素對於調控化合物維數、穿插纏繞度和性質的一些有重要實用價值的規律；3、在功能研究方面，獲得數例具有光學、磁學以及吸附等性能的金屬-有機骨架化合物，深入地分析了構效關係，尤其是得到了一些最佳化化合物發光和吸附分離等性能很少採用的方法。項目實施以來，先後在Chem. Soc. Rev., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Commun., Inorg. Chem., Chem. Asian. J., Cryst. Growth Des., Dalton Trans.等國際性學術刊物上發表(錄用)SCI學術論文58篇，並被他人多次正面引用和評述，其中影響因子大於3的論文為41篇。先後承辦國際學術會議2次。項目成員4次到國外著名大學開展學術訪問活動，在國際(雙邊)學術會議上作邀請報告2次，全國性學術會議邀請報告12次。培養畢業博士研究生6人，碩士研究生11人，博士後6人；在讀博士生8人，在讀碩士生5名，博士後5人。 項目組圍繞申請書中提出的科學問題進行了深入研究，取得了一系列突出的研究成果，研究工作系統、創新性強，解決了項目申請書中提出的科學問題。本項目工作具有一定的系統性和創新性，為新型材料的設計合成提供了重要的科學依據和指導；項目基本按任務書既定計畫完成研究任務，並有所拓展；培養青年教師5人，青年教師的整體研究水平提升較為顯著，這為學科的進一步發展注入了新的動力和活力。