以重金属阴离子识别分离为导向的金属-有机框架材料的合成

With the development of modern industry, the heavy-metal pollution has become a more and more severe problem. The exploration and development of new materials for efficient recognization and capture of heavy metal ions have attracted increasing attention at present. This project will focus on the recognition and separation of heavy-metal oxo-anions which are intractable in waste water by the cationic metal-organic frameworks (MOFs) with large channels or nanoscale coordination cages. The cationic MOFs will be constructed through self-assembly of neutral bridging triazolyl ligands and transition metal ions, such as Ag+、Cu+ and Zn2+. The effects of the MOFs’ structures on the selective harvest and separation of heavy-metal anions as well as the changes of optical and electric properties during the capturing process will be investigated systematically by structural analysis and relative spectroscopy characterizations. The mechanism for selective harvesting of heavy-metal anions by cationic MOFs will be disclosed, and the relationship between their structures and the performances will be illustrated. The stability and recyclability will be estimated. In summary, this project wishes to provide theoretical and experimental support for developing new materials for separation, enrichment and detection of heavy-metal anions. This project will publish 5-8 papers, apply for 1-2 patents.

随着现代工业的发展，重金属污染问题日益严重。探索和发展可用于重金属离子识别捕获分离的新材料成为了当前研究的热点。本项目拟选用中性的三氮唑桥连配体与Ag+、Cu+、Zn2+等过渡金属离子进行组装，设计合成具有大孔或是含有纳米笼状结构的阳离子型金属-有机框架材料，实现对废水中难处理的重金属含氧酸根阴离子的识别捕获与分离。通过晶体结构分析以及相关波谱表征手段系统研究材料结构对重金属阴离子识别与分离性能的影响以及捕获过程中材料自身光、电等性质的变化，揭示材料对重金属阴离子的选择性捕获机理，阐明材料结构与重金属阴离子识别分离性能的构效关系。考察材料在不同条件下的稳定性和可循环性，为发展用于重金属阴离子分离与富集、检测的新材料提供实验和理论依据。预期发表论文5-8篇，申请专利1-2项。

随着现代工业的发展，重金属污染问题日益严重。探索和发展可用于重金属离子识别捕获分离的新材料成为了当前研究的热点。本项目采用线性的功能有机配体与过渡金属离子组装，设计合成具有大孔或是含有纳米笼状结构的金属-有机骨架材料，并研究材料对重金属阴离子的识别捕获与分离性能。同时，结合实验发现与结果，拓展了系列新颖的金属簇-有机骨架材料的设计合成与性能研究。主要获得的研究成果包括（1） 采用线性的联二（三氮唑配体）与银离子组装，合成了系列阳离子型金属-有机骨架材料，并研究了材料对高锰酸根阴离子的捕获、分离性能；（2）采用主族金属铟离子、碱土金属离子与多羧配体进行组装，得到一系列基于纳米笼构筑的异金属-有机骨架材料；（3） 采用线性的双功能配体作为结构导向剂，设计合成两例高核锰簇构筑的簇有机-骨架材料；（4） 采用线性的双功能配体与Anderson型多酸、铜卤簇结合，设计合成了两例异金属簇-有机骨架材料，并研究了其磁性、荧光和催化性质；（5）采用具有超四面体构型的3d-3d/3d-4d异金属簇作为构筑单元，设计合成了系列异金属簇-有机骨架材料。本项目在国际知名的化学期刊上发表SCI论文15篇。