高稳定酰胺功能化金属有机骨架材料的调控制备及其性能研究

MOF chemistry is one of the frontiers and hot spots in current chemical research because of their potential applications toward energy and environmental issues. It is of great importance and challenge to design and synthesize highly stable and functional MOF materials. In the project, highly stable amide-functionalized MOFs will be controllably constructed by means of high-valence rare earth/zirconium metal ions and /or covalent/supramolecular based post-synthetically modified amide-functionalized multitopic organic carboxylic acids. Subsequently, properties toward gas sorption/separation/purification as well as dye photodegradation will be deeply investigated.

MOF化学是当前化学研究的前沿和热点之一。其在能源与环境研究领域具有巨大的应用前景。设计合成高稳定性的功能化MOF材料具有重要意义和挑战性。本项目拟通过利用高价态的稀土/锆金属离子以及合成后共价/超分子修饰酰胺功能化有机多羧酸配体的策略可控地制备系列高稳定性的酰胺功能化MOF新材料，并研究它们的气体吸附、分离、纯化和染料降解性质。

随着金属有机骨架（MOF）材料化学研究的深入开展，兼具高稳定性和高性能且结构新颖的金属有机骨架材料的精准合成成为科学家们亟待解决的问题。本项目依据软硬酸碱理论，选用不同种类的高价主族/过渡/稀土金属离子作为金属源，酰胺/亚胺/三氮唑等功能化的二齿羧酸、三齿羧酸为桥连配体，从三个方面开展了高稳定新型金属有机骨架材料的合成、结构与气体吸附与分离性能的研究工作：（1）酰胺功能化的三核铟/铁簇基8T18和ncb型MOF材料的可控组装和碳捕获、天然气存储性能；酰胺功能化的三维朝向铟链基MOF材料的调控制备与天然气存储；（2）三氮唑/亚胺功能化的二/三齿羧酸的锆基MOF材料的调控组装与能源气体存储、MTO产品分离；（3）二齿羧酸的稀土MOF材料的探索合成与气体存储与轻烃分离。在此过程中，我们在三维朝向的链基MOF的网格化学和高稳定多级孔锆基MOF的结构合成等方面取得重大突破，并发现桥连配体构象异构、刚性骨架结构的去溶剂程度等在新颖金属有机骨架化合物的组装中起到重要。通过对系列材料在碳捕获、甲烷存储和轻烃分离等方面的深入研究，取得了一系列研究成果。四年来在J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表与本项目相关的SCI论文10篇。