《金屬-有機二維多孔材料的性能調控與套用》是依託北京大學，由孫強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬-有機二維多孔材料的性能調控與套用
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：孫強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯的新奇物性引發了人們對二維結構體系的研究熱潮。2011年人們成功地合成了鐵-鈦菁（Fe-Pc）二維多孔材料【JACS 133, 1203 (2011)】，從而使得金屬-有機二維多孔材料成為目前凝聚態物理和材料化學研究的熱點。本課題將在我們現有理論工作的基礎上【JACS 133, 15113 (2011)】，採用密度泛函理論與蒙特卡羅相結合的方法，更進一步深入研究金屬-有機二維多孔材料的性能調控，包括改變不同的金屬原子、不同的連線體、不同的有機分子單元（鈦菁或卟啉）、以及不同組分和不同取向的襯底對其電子能帶結構、磁耦合、催化、吸附的調控和影響。本項目的開展有助於設計出具有高磁矩和強各向異性的二維多孔磁性材料；有助於設計出具有高效低成本的CO二維多孔催化材料；有助於探索不同組分和不同取向的襯底對二維多孔材料性能量子調控的規律性。從而為實驗合成提供理論依據和技術支撐。
結題摘要
金屬有機二維多孔材料是超越石墨烯， BN， MoS2 等常規二維材料的新體系。其主要特點是： 具有離散分布的金屬離子和多孔性，而且易於合成，這為新型的磁性材料和催化及吸附材料提供了更大的選擇空間。在基金委的資助下我們著重在以下四個方面開展了研究：（1）金屬有機多孔材料的磁學特性，研究了不同的金屬原子和不同的有機分子單元之間的不同的組合對磁性的影響，討論了應力和表面修飾對磁耦合的調控；（2）金屬有機多孔材料的催化特性。離散分布的金屬離子為催化提供了獨特的平台。在該項目中我們主要研究了對CO和CO2的電化學催化，發現了一些比常規金屬表面更有效的催化體系； （3）儲氫特性，多孔性和金屬離子的離散分布為氣體分子的吸附提供了特殊的環境， 我們研究了此類體系的儲氫特性， 為新型氫能源材料提供了可能性； （4）基於易合成的特點，我們研究了由雙金屬原子所形成的新型金屬-有機二維體系的電子結構和穩定性，這類體系具有一些單離子體系所不具備的新的特性，拓寬了金屬-有機體系的結構和套用範圍。這些研究不僅深化了對二維金屬-有機結構的物理化學特性的認識和理解， 而且為實驗的合成提供了有力的理論支撐。本項目共發表有標註的SCI學術論文26篇，目前已被引用350餘次，產生了良好的國際影響。
