基于大骨架咪唑类配体的ZIFs材料分子组装及吸附性能研究

ZIFs材料既有MOFs结构多样性的特点，又兼具分子筛热学和化学稳定性的优点，表现了良好的吸附、分离性能，是一种具有广阔应用前景的多孔材料，正成为材料化学的研究热点。本项目突破传统咪唑类配体范畴，在苯并咪唑基础上，从不同角度拓展，设计了三个系列的大骨架咪唑类配体。研究新型配体与金属离子配位自组装所形成的ZIFs晶体结构，考察非配位基团对拓扑网络、尤其是孔道大小和形状的影响，阐明结构组装规律，逐步达到合理设计、控制合成和定向组装目的。进一步利用这些大骨架咪唑类配体，定向合成结构新颖的大孔穴ZIFs，系统研究其吸附性能，期望在构效关系方面获得规律性成果。更有意义的是，配体中丰富的苯环基团，既有助于增强ZIFs吸附能力，又有利于控制孔道大小和形状，从而提高吸附性能的选择性和专一性，达到识别及分离气体的效果，争取开发出具有实用价值的二氧化碳捕捉材料，为新一代ZIFs材料提供创新和发展动力。

本项目合成了三个系列的大骨架咪唑类配体(分别为棒槌型、脚架型和榔头型)。研究发现，由于大骨架非配位基团的位阻效应，脚架型或榔头型咪唑类配体与常规金属离子反应很难构筑ZIFs材料。我们摸索、总结了2,3萘二胺的合成方法，有望后续利用萘并咪唑与超重金属或多金属簇反应来组装ZIFs材料。目前我们合成了一系列Ag+、Cu+和Co2+等离子的配位聚合物，这部分工作正在整理、写稿之中。此外，我们在坚持原来研究计划的基础上，新增了一些研究内容，即刚性咪唑类配体的配位化学。以两个线性长链双咪唑类配体为模块，我们制备了一系列结构新颖的配位聚合物，系统考察配位组装过程中的一些规律，研究配体骨架、阴离子、溶剂等因素对网络结构的影响。除了测试部分配合物的荧光性质外，重点对相关配合物的磁性做了系统研究。尤其通过阴离子对孔隙率的调控作用，组装了一个多孔MOF。这部分研究工作以第一或通讯作者发表了7篇SCI研究论文，其中2篇二区论文，3篇三区论文，2篇4区论文，总影响因子19.97，被引用21次。