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福建物构所在氢键有机框架材料研究中取得进展

福建物构所在氢键有机框架材料研究中取得进展

  氢键有机框架(Hydrogen-bonded organic frameworks, 简称HOF)具有容易再生、合成条件温和、成本较低等特点,从而使其在气体存储和分离等领域具有广阔的应用前景。然而主要以氢键和π···π 堆积等超分子弱作用构筑的HOF材料具有较差的稳定性,严重制约了HOF材料的应用和发展。

  在国家自然科学基金、科技部“973”计划、中国科学院战略性先导科技专项(B类)和中科院青年创新促进会等基金的资助下,中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室洪茂椿课题组与袁大强课题组通过自主设计合成了一例多孔的、具有金刚石拓扑的五重穿插HOF材料(HOF-TCBP),该材料具有较高的比表面积,优良的水、热稳定性以及易再生性。研究结果表明,当在70 幸运28oC活化后,其BET高达2066 m2 g-1,高于绝大多数HOFs材料的BET值。将该样品浸泡在水中24 h后,其BET仅仅降低到1876 m2 g-1。而把样品在180 oC真空活化2小时后,BET仅仅降低了7.8%;当在190 oC幸运28 真空活化2小时后BET降低了18%,上述结果证实了其具有超高的热稳定性。然而将190 oC真空活化2小时后样品溶解在少量DMF中,通过旋转蒸发可以快速得到相应的再生材料。经过活化处理后,其BET几乎恢复到初始值(2052 m2 g-1),表明该材料具有易再生性。此外,HOF-TCBP材料对低碳烃类气体具有良好的吸附分离效果。在HOF材料领域,这种兼具多种优良性质的材料是非常罕见的。上述研究成果在线发表在《德国应用化学》上(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2101?2104),该工作必将对稳定多孔HOF材料的设计合成起到很好的借鉴作用。

  此外,该研究团队在具有多重刺激响应性能的多孔框架材料以及具有高的乙炔存储量的多孔框架材料方面取得了较大的进展(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7478Nat. Commun. 2015, 6, 7575; Chem. Sci, 2015, 6, 3466.),以上研究成果拓宽了多孔框架材料的性能研究领域。

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