金属硼咪唑框架材料的设计合成与性能研究

This project will investigate the synthetic design and carbon dioxide capture properties of a series of metal boron imidazolate frameworks with zeoltype topologies. The main idea is to prepare some boron imidazolate ligands with different subsitute groups and assembly them with tetrahedral metal centers or tetrahedral cluster units. Learned from our former research results, experimental conditions play crucial role on the construction of the aimed materials with zeoltype topologies. Thus, to find the suitable experimental condition is a big task in this project. Furthermore, the gas sorption properties of the obtained microporous materials will be measured. Especially, we will focus on the CO2 capture ability of these materials. The detailed structural factors which affect the sorption properties will be carefully investigated, and further structural modification of the materials will be performed to enhance the properties. The aim of this project is to get a series of lightweight metal-organic zeolites and study their properties for CO2 capture under ambient conditions.

本项目研究一系列多孔金属硼咪唑框架材料的设计合成及其对温室气体二氧化碳的存储与选择性分离性能；从结构设计入手，合理利用配位金属或簇单元和有机硼咪唑类配体的结构修饰来完善新型轻质储气材料的设计开发。项目在前期研究基础上，从系统设计合成有机硼咪唑配体出发，探索不同实验条件下配体与金属或簇单元的可控组装构筑具分子筛拓扑结构的微孔材料，并研究材料对二氧化碳气体俘获性能；研究工作从配体取代基的替换去调节材料孔道结构和框架拓扑，另外还从轻质金属（如Li）应用等多重结构设计途径为新型类分子筛材料的发展提供基础支持和新的结构设计理念。预期获得系列新型的轻质金属有机分子筛材料，研究它们在常温常压条件下的高效二氧化碳气体俘获性能。

我们按照项目计划与目标开展了系统的研究工作。从设计合成系列B-imidazole配体出发，通过它们与四面体配位的金属离子的自组装去有效调控构筑类分子筛型网络结构，合成获得了20多个新型多孔金属硼咪唑材料，并系统研究了这类材料在CO2气体俘获、选择性分离与催化转化方面的功能应用。为新材料的设计合成和CO2催化转化功能研究奠定了一定的理论与实验基础。在项目支持下共发表论文18篇，其中在IF>5.0的杂志发表11篇（包括1篇 Chem. Soc. Rev., 1篇 J. Am. Chem. Soc., 2篇 Angew. Chem. Int. Ed., 1篇 Adv. Funct. Mater.)。培养了博士毕业生1名，硕士毕业生2名。完成了项目计划，实现了研究目标。