表面活性剂调控型介孔MOFs材料的构筑及其性能研究

Ordered mesoporous materials which possess high surface area, modifiable active sites and tunable pore properties have significant potentional application in the fileds of adsorption and separation, catalysis, sensing and functional carriers. On the basis of early research work of our group, by introducing conjugated organic carboxylic acid with fuctional sites-rich and long chain and metal/metal cluster, we are going to construct novel function-oriented crystalline mesoporous MOFs materials controlled by surfactants.We will focous on the systematic study of structural design methodology and the rule of the controlled assembly of the mesoporous MOFs materials, and explore the impacting mechanism on the formation of the mesoporous material controlled by surfactant’s factors, such as type, size, pH and geometrical configuration. We will make substantive progress on the regular rules between the active site, shape/size of the mesoporous channel and the influence both on catalytic effect of organic macromolecules especially for cellulosic biomass molecules, and the adsorption capacity of organic pollutants, and investigate the rules and relationship between structures and adsorption/ catalytic performance. Referring to the above research work, we hope to find the practical mesoporous MOFs materials, and promote their applications in the fileds of environment friendly biomass energy and environmental clean-up, and further enrich the research contents in inorganic chemistry, coordination chemistry, materials chemistry and green chemistry.

有序介孔材料因具有高的比表面积、可修饰的活性位点、可调控的孔道结构等特点，在吸附与分离、催化、传感、功能载体等领域有着重大的应用前景。本项目在课题组前期工作的基础上，以功能需求为导向，以富含功能位点和长链间隔基团的共轭有机羧酸为桥连基元，以金属或金属簇为节点，利用表面活性剂导向调控合成新型晶态介孔MOFs材料；系统研究此类介孔材料的结构设计方法学和可控组装规律，探究表面活性剂种类、尺寸、酸碱性、几何构型等因素在介孔材料形成过程中的导向作用及影响机制；探索介孔材料的活性位点与孔道形状、尺寸对有机大分子特别是对纤维素生物质催化转化的效果及有机污染物吸附容量的影响规律，关联介孔材料结构-催化/吸附之间的内在本质关系，总结其中规律，实现高效介孔MOFs材料的创制，以期推进介孔MOFs材料在绿色生物质能源及环境治理领域的应用工作，丰富无机化学、配位化学、材料化学和绿色化学的研究内容。

有序多孔材料因具有高的比表面积、可修饰的活性位点、可调控的孔道结构等特点，在吸附与分离、催化、传感、功能载体等领域有重大的应用前景。本项目以功能需求为导向，以富含功能位点和长链间隔基团的共轭有机羧酸为桥连基元，以金属或金属簇为节点，利用表面活性剂导向以及水热/溶剂热方法调控合成构筑多种新型MOFs材料。利用X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、红外、扫描、透射、光电子能谱、荧光分析、光电流、阻抗谱、气相色谱等测试表征手段研究了所得材料的单晶结构、物相成分、形貌分析以及产氢、二氧化碳还原、质子传导等物理化学性质，系统研究了模板剂种类对结晶结构的影响，晶体内在结构与相关性能的对应关系，特别是材料维度、带隙、孔道大小以及内部修饰基团对性能的影响，拓展了该类多孔材料在催化产氢、选择性识别、二氧化碳还原以及质子传导方面的功能应用，筛选了一批性能优异的MOFs材料，获得了一些规律性结论。. 在本项目执行期间，围绕研究内容，获批湖北省自然科学奖二等奖一项（2018年），湖北省化学化工青年创新奖一项（2019年），获湖北省杰出青年基金一项（2020年），在Coord. Chem. Rev., Angew. Chem. Int. Ed., Inorg. Chem., ACS Appl. Energy Mater., ACS Appl. Mater. Interfaces., J. Mater. Chem. C., Inorg. Chem. Front., Cryst. Growth Des., Dalton Trans., CrystEngComm., 等国内外知名期刊发表SCI论文29篇，其中ESI1%论文6篇，获批发明专利6项，参加国内学术会议12次，邀请国际、国内著名专家交流20余次，本人荣幸入选“英国皇家化学会2019 Top 1%中国作者”榜单，获批三峡大学三峡学者、青年拔尖人才等称号，培养毕业研究生6名，在读研究生3名。