《金屬有機框架材料的量化合成及其機械性能研究》是依託南京師範大學，由蘇志擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：金屬有機框架材料的量化合成及其機械性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蘇志
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
具有孔道和空腔結構的金屬有機框架材料(MOF)是近年來的一個研究熱點。MOF材料具有比表面積大、分子結構可控等優勢，在氣體儲存等方面有重要套用前景，但目前其套用仍局限在實驗室中。這主要受限於以下兩方面：（1）成本問題。現階段主要依賴水熱或溶劑熱條件合成MOF材料，效率低，耗時長且成本高；（2）MOF材料的機械性能研究相對滯後。材料機械性能決定其工業加工難易程度和套用前景。本項目中，擬引入超聲合成技術，降低其合成成本，嘗試在實驗室條件下實現連續量化合成單一/複合的MOF納米材料；同時，在高壓條件下，深入研究MOF材料機械性能，了解其結構與機械性能之間潛在關係，有望實現兼有穩定性和功能性的MOF材料的量化生產，為其大規模工業套用和器件化奠定基礎。
結題摘要
具有孔道和空腔結構的金屬有機框架材料(MOF)具有比表面積大、分子結構可控等優勢，在氣體儲存等方面有重要套用前景，但目前其套用仍局限在實驗室中。本項目著眼於MOF材料機械性能研究，試圖解決MOF材料工業套用高成本和加工難問題。 通過本項目,在實驗室搭建了兩套超聲高溫噴霧合成裝置，實現了部分MOF材料連續合成，為MOF量產打下基礎。為了實現合成具備高機械穩定的MOF材料，與美國伊利諾伊大學香檳分校的Kenneth Suslick 和Dana Dlott教授合作，研究了MOF材料在衝擊波及靜態高壓條件下的機械錶現，利用美國阿貢國家實驗室同步輻射光源，觀測到在高壓條件下配位化學鍵的斷裂以及壓縮過程中的通過發射螢光的能量轉移現象。這一研究成果發表在J. Am. Chem. Soc.和Chem. Sci.雜誌上，並引起巨大效應。英國皇家學會Chemistry World以Cover Story進行了報導。美國著名MOF材料專家伯克利大學Jeffrey Long教授專門進行了評述，認為此工作開創了MOF材料作為能量吸收體的新方向。這一研究研究也證實了MOF材料具有潛在的國防套用前景。通過利用MOF材料結構特點，設計合成了一系列多羧酸配體，構築具有接近介孔孔道的多孔MOF材料。利用設計配體的剛柔性（柔性臂，-CH2-， -O-等）和空間位阻（端基-CH3，-CH2CH3等）等調控，構築MOF材料結構與機械性能關係網。利用不飽和配位模式，設計合成了一些列亞銅簇合物，通過溶解再結晶方式，在高溫高壓條件下發生結構轉化。通過單晶X-射線對轉變對前後結構進行了表征，研究了相應轉化機制。這一研究對設計合成功能性配位聚合物提供了理論依據。同時利用構建的MOF材料展開了電池和抗癌研究的相關工作，都取得了一定進展。總之，本項目深入研究MOF材料機械性能，了解其結構與機械性能之間潛在關係，有望實現兼有穩定性和功能性的MOF材料的量化生產，為其大規模工業套用和器件化奠定基礎。
