我校化學與化學工程學院、Lehn功能材料研究所蘇成勇、張建勇研究小組在4月30日出版的國際知名學術刊物《自然-通訊》(Nature Communications)上,發表了他們超輕多級孔固體材料研究最新成果—微介孔金屬-有機氣凝膠的通用合成方法。
氣凝膠是一種特殊的低密度、高比表面積、高孔隙率輕質材料,在力學、聲學、熱學、光學等方面顯示獨特性質,可作為保溫、隔熱、吸附、儲能、催化材料,被認為在環境、能源、航天諸多領域蘊藏著廣泛的應用前景。
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近年來,采用晶體工程方法創造金屬-有機框架(MOF)微孔材料成為國際前沿熱點領域,由于其兼備了金屬的多功能性和有機化合物的分子設計性,因而便于自組裝結構豐富、孔道規則、框架可調的長程有序晶態材料。為解決常規晶態MOF材料孔徑較小(< 2 nm)、加工成型較難等工業化應用問題,蘇成勇教授、張建勇副教授與合作者經過大量實驗和系統探索,提出了一種溶膠-凝膠法分步合成金屬-有機氣凝膠(moa)的方法。他們首次將結構明確、孔徑可調的mof納米微孔基元引入長程無序的凝膠骨架,得到多級孔結構的金屬-有機氣凝膠。這類新型化合物兼具了普通氣凝膠無序介孔和晶態mof規則微孔的優點,大大提高了金屬-有機框架多孔材料的傳質行為和結構調節能力,有關成果對加強氣凝膠的結構分析、改性、功能化具有重要意義。同時,這種方法簡單并有普適性,便于放大合成,有助于金屬-有機框架多孔材料的宏量制備和工業化應用。
近幾年蘇成勇和張建勇小組在金屬-有機凝膠(MOG)材料領域開展了系統性、創新性的研究。在早期借鑒長程有序的MOF晶體模型提出金屬-有機凝膠的“短程有序骨架模型”思想的基礎上(Chem. Mater. 2009, 21, 557),開展了系列金屬-有機凝膠的異金屬自組裝、形貌調節,特別是自負載、后修飾催化行為和多孔吸附行為的研究,并對相關工作進行了總結與展望(Coord. Chem. Rev.2013, 257, 1373)。
本研究得到歐陽剛鋒和陳六平教授的協助,并得到國家自然科學基金、“973”計劃項目、環境與能源化學廣東普通高校重點實驗室、生物無機與合成化學教育部重點實驗室、光電材料與技術國家重點實驗室的大力資助。
附 論文鏈接:http://www.nature.com/ncomms/journal/v4/n4/abs/ncomms2757.html