氢键有机骨架材料的研究进展

多孔氢键有机骨架材料(Hydrogen-bonded Organic Frameworks,HOFs)是一类晶态的多孔聚合物,主要是由轻元素(C、H、O、N、B等)组成的有机小分子构筑单元通过氢键,π-π堆积以及范德华相互作用自组装而成。由于其具有较高的比表面积、多孔性、低密度和结构可调控等优势,兼备了金属有机骨架(MOFs,Metal Organic Frameworks)和共价有机骨架(COFs,Covalent Organic Frameworks)两类新型的多孔晶体材料的优点,近年来已经引起科学家们的广泛关注。本文从HOFs材料的基本构筑单元的设计出发,重点介绍了近几年HOFs材料在气体吸附与存储、气体分离以及传感等领域所取得的重要进展,并对该领域未来发展趋势进行了展望。     

新型三维金属-有机配位聚合物的合成、结构与性能

在中温混合溶剂热条件下,分别用镉离子和锰离子与混合多羧酸和多氮配体合成出两个金属-有机配位聚合物[M6(TDC)6(hmt)2(DMF)6(H2O)3 ? (H2O)] (JUC-85a, JUC-85b) (M = Cd 或 Mn,TDC = 噻吩-2,5-二羧酸,hmt = 六次甲基四胺,DMF = N,N-二甲基甲酰胺, JUC = Jilin University China),并通过X射线单晶衍射、元素分析、热重分析、粉末X光衍射、拓扑结构分析和荧光分析对其结构、组成和性质进行了表征. 单晶衍射结果表明,化合物JUC-85a和JUC-85b是同构的三维开放骨架结构,具有一种从少见的(3,6)连接拓扑结构loh1. 同时,JUC-85a具有很好的荧光性质.     

有机硅骨架修饰的磷酸铝分子筛VPI-5的合成

分别以1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烯(BTESEE)和苯基三乙氧基硅烷(PTES)为硅源, 通过一步法直接合成有机硅骨架修饰的磷酸铝分子筛VPI-5. 系统考察了各反应参数对产物结构与性质的影响, 并对产物的结构进行了表征. 表征结果表明, 有机基团通过硅原子被引入到分子筛骨架中. 有机基团的引入增加了分子筛的亲油性, 并且不同的有机基团对分子筛的亲油性的提高程度不同.     

用环糊精的金属有机框架材料作为模板制备多孔有机笼

迄今为止, 还未有报道过由金属有机框架材料(MOFs)转化成共价有机笼(COF-Cages)的文章. 通过交联环糊精MOF骨架中的羟基, 并除去其中的钾离子, 构建了由环糊精MOF转化形成的结晶性多孔有机笼. 首先合成CD-MOF, 再将CD-MOF中的羟基交联, 得到Cross-linked γ-环糊精MOF (CL-CD-MOF), 最后除去钾离子得到Z-cage, 并且应用热重分析(TGA)、红外光谱(IR)、固体核磁共振(CP/MAS/NMR)光谱等多种分析手段对其结构进行表征. 结果表明, 该方法得到的有机笼(Z-cage)具有特定的方钠石型晶体结构, 并且比表面积达862 m²·g^-1. 作为对照实验, 在水热条件下, 将γ-CD和对苯二硼酸按照1:4化学计量比合成的CL-polymer与Z-cage具有不同的晶体结构, 并通过X-射线粉末衍射(PXRD)进行了证明, 反映了MOF模板合成法在控制材料的晶体结构的优越性. 这种从结晶性无机-有机杂化MOF到结晶性有机笼Z-cage的转变, 提供了多孔晶体材料之间晶体到晶体转变的途径.