基于新型芳香多羧酸配体的孔洞配位聚合物的合成及气体吸附性能研究

作为新型类分子筛材料，孔洞配位聚合物在气体吸附、分离、异相催化、环境污染治理、药物释放和离子交换等领域表现出诱人的应用前景。本项目拟采用一系列新型的不对称及具有较长尺寸的芳香多羧酸配体，与过渡、碱土及稀土金属离子等通过溶剂挥发、水热及溶剂热等方法，构筑孔洞配位聚合物，分析其拓扑结构，并测定其气体吸附性质，探讨气体吸附机理及其影响因素，寻找结构特点与吸附性质之间的关系，为形成实用、新型的气体储存、气体分离技术提供理论依据。在此基础上，尝试将孔洞配位聚合物与具有优良加氢催化活性的过渡金属(如镍)以及贵金属剂杂化，以期得到在室温和较低压力下具有优良气体吸附性能的复合材料。

金属有机框架结构作为一类新型的晶体学孔洞材料，目前已经引起了科学家们的巨大兴趣，其主要原因是这种金属有机框架结构可以在分子水平上被合理的设计和功能化。本项目设计、合成了系列新型的芳香多羧酸配体，并研究了这些配体与过渡金属、碱土金属、稀土金属的反应构筑了大量结构新颖的配位聚合物，分析了这些聚合物的拓扑结构，测定了固体荧光、磁性和气体吸附等性质，探讨了反应条件(金属盐的种类、化学计量比、辅助配体、温度、pH值、溶剂等)对配位聚合物结构及性能之间的关系。. 在该项目研究期间，我们共得到了94个配位聚合物，其中部分结构具有作为微孔材料的应用前景。例如配合物[Zn2L(H2O)3]•NH2(CH3)2具有较大的空腔结构(潜在溶剂体积为4337.6 Å3, 分子体积为6221.0 Å3, 孔隙占有率为69.7%)，这就为进一步的离子交换、气体吸附和分离奠定了基础。在此基础上，我们尝试将具有较大孔洞的配位聚合物与贵金属杂化得到复合材料。相关的气体吸附研究结果正在整理中。本项目的工作，为寻找微孔配位聚合物的合成、结构、性质之间的关系提供了更多的信息，为研究这类化合物的气体吸附机理奠定了一定的基础。