螺吡喃功能化UiO-66光响应吸附剂的制备及其性能

将光响应分子甲基螺吡喃SP-CH₃引入UiO-66的非极性孔笼中,构筑吸附活性位可光控调节的光响应吸附剂。SP-CH₃功能化的吸附剂完好保留了载体UiO-66的骨架和孔道结构。以阴离子染料甲基橙为探针,研究了吸附剂在不同光照条件下的吸附和解吸性能。结果表明,经紫外光照后,吸附剂对甲基橙的吸附量为41.99 mg·g^-1,相较于可见光照后样品的吸附量提升57.56%,吸附作用增强;经可见光照后,甲基橙的脱附量为81.6%。本策略通过光照刺激改变UiO-66孔笼中SP-CH₃的构型及表面电荷性质,即对吸附活性位进行光控调节,在不同光照条件下实现对吸附质的高效吸附和有效脱附。     

螺吡喃功能化UiO-66光响应吸附剂的制备及其性能

将光响应分子甲基螺吡喃SP-CH₃引入UiO-66的非极性孔笼中,构筑吸附活性位可光控调节的光响应吸附剂。SP-CH₃功能化的吸附剂完好保留了载体UiO-66的骨架和孔道结构。以阴离子染料甲基橙为探针,研究了吸附剂在不同光照条件下的吸附和解吸性能。结果表明,经紫外光照后,吸附剂对甲基橙的吸附量为41.99 mg·g^-1,相较于可见光照后样品的吸附量提升57.56%,吸附作用增强;经可见光照后,甲基橙的脱附量为81.6%。本策略通过光照刺激改变UiO-66孔笼中SP-CH₃的构型及表面电荷性质,即对吸附活性位进行光控调节,在不同光照条件下实现对吸附质的高效吸附和有效脱附。     

螺吡喃基光响应可逆润湿性聚二甲基硅氧烷薄膜的制备及其性能研究

通过自由基共聚合的方法将光敏单体螺吡喃(SPMA)接枝在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面,制备了一种光响应可逆切换润湿性薄膜,并对其制备工艺进行了优化.该薄膜对环境光照敏感,在可见光条件下为无色透明状态,经365 nm紫外光激发15 s后,薄膜表面的SPMA响应光刺激后立即变为深紫色,并伴随着极性的变化,最终导致薄膜表现出润湿性转变.将薄膜重新放置在可见光或黑暗条件下时,其润湿性能又可逆恢复到初始状态.对薄膜进行润湿性能测试后发现,紫外光辐照前后的接触角差值最高可达38.5°.这一显著的可逆切换润湿性能赋予了该光响应薄膜在生物医用材料、细胞培养和无酶化脱附、智能窗涂层等领域的潜在应用价值.另外,经过多次紫外-可见光交替循环辐照之后该薄膜依然具有良好的光响应性及可逆润湿性能.     

螺吡喃分子光开关

螺吡喃是一类研究最早,最广泛的有机光致变色分子.利用光照前后螺吡喃分子结构上和光化学与光物理性质的变化,将其作为分子光开关材料被广泛应用于光电器件、化学传感、药物控制释放等领域.综述了部分螺吡喃分子光开关的合成和性质及其在相关领域中的应用,对其作为新型的荧光探针未来在生物成像领域的应用做了展望.     

一种卟啉-螺吡喃化合物的合成及其离子响应行为研究

合成了一种卟啉-螺吡喃化合物,并对其结构进行详细表征。在此基础上,通过紫外光谱研究了其光致异构与离子响应特征,并提出了一种解释卟啉环与螺吡喃之间耦合行为的新机制。研究结果表明,金属离子会诱导合成的卟啉-螺吡喃分子产生新的构象,从而影响螺吡喃的光致异构。此外,随着离子半径以及亲电能力的不同,卟啉-螺吡喃衍生物的光学特性也产生明显差异。这种卟啉-螺吡喃化合物为构建新型离子探针提供了一种思路。     

氨基功能化金属有机骨架光催化剂的制备及性能研究

氨基功能化金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是一种非常具有吸引力的功能化MOFs,其兼具MOFs的高比表面积、孔道易调控及氨基的可后处理修饰的性能。通过简单的化学反应可实现功能基团的转化,从而制得新型的功能化MOFs,在气体存储、药物载体、选择性吸附气体小分子和催化等领域具有潜在的应用价值,因此开发氨基功能化的MOFs备受人们关注。本文综述了近年来氨基功能化MOFs在催化和吸附领域的研究进展,包括氨基功能化MOFs的制备方法、影响因素以及在环境方面的应用,并对今后的发展前景进行了展望。     

光响应细胞粘附界面

光响应分子的响应过程可以通过简单调控光源波长、光强度以及曝光时间进行调节,近年来基于光响应分子构建的智能界面被越来越多地应用于调控细胞粘附行为。目前,用于构筑调控细胞粘附行为的光响应智能界面的功能分子主要有偶氮苯、螺吡喃以及它们的衍生物。基于这些光响应功能分子的光致异构化,光响应智能界面会发生物理化学性质转变,进而实现可控的细胞粘附和去粘附。设计光控细胞粘附界面为研究细胞粘附、迁移以及细胞诊断提供了一种新型便捷的策略。     

HCDs@MIL-100(Fe)吸附剂的制备及其苯吸附性能研究

苯是一种典型的挥发性有机物, 对环境和人体都有较大的危害. 金属有机骨架(MOFs)在吸附挥发性有机物的方面有良好的应用潜力, 但水的存在会降低MOFs的吸附能力. 本工作采用疏水性碳点(HCDs)与MIL-100(Fe)原位合成制备HCDs@MIL-100(Fe)-Cx复合材料, 提高苯的吸附性能. 结果表明, 疏水性碳点通过担载或嵌入的方式与MIL-100(Fe)复合, 复合后的材料比表面积显著增加且具备了多级孔; 协同吸附作用显著提高了材料对苯的吸附量、苯/水竞争吸附选择性以及疏水性, 在25 ℃下, 相对压力为0.9时, HCDs@MIL-100(Fe)-C1对苯的吸附容量是MIL-100(Fe)的2.9倍; HCDs@MIL-100(Fe)-C1对苯/水的竞争吸附选择性最高可达3.4, 而MIL-100(Fe)最高仅达2.4; 复合材料低浓度苯的捕获能力得到增强, HCDs@MIL-100(Fe)-C1的动态穿透时间是MIL-100(Fe)的1.4倍; 且具有良好的循环稳定性.     

双溶剂法制备CuCl@MIL-101(Cr)配位型吸附剂及其脱硫性能

分别以CuCl2和维生素C为Cu(Ⅱ)源和绿色还原剂,MIL-101(Cr)为多孔载体,采用双溶剂法直接将CuCl2引入MIL-101(Cr)孔道内并全部还原成CuCl,成功实现了在金属有机骨架材料上构筑Cu(Ⅰ)活性位.结果表明,双溶剂法不会影响载体MIL-101(Cr)的结构,引入的铜物种全部被选择性地还原成CuC...     

高稳定性金属有机骨架UiO-66的合成与应用

金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属中心与有机配体自组装而成的、具有三维网状有序孔结构的新型多孔晶体材料,其具有超高的比表面积、种类和结构多样性、可化学功能化等特点,在多个研究领域显示出了潜在的应用前景,已成为当前化学、材料学科的研究热点之一。 然而大多数MOFs材料的稳定性较差,极大地束缚了MOFs材料的发展。 以Zr为金属中心,对苯二甲酸为有机配体的UiO-66具有较好的热稳定性,结构可在500 ℃保持稳定,并且其还具有很高的耐酸性和一定的耐碱性,引起了人们的关注。 本文主要综述了UiO-66在合成调控、功能化合成和后改性方面的研究现状,以及其在吸附和催化等领域的应用前景。     

UiO-66 and hcp UiO-66 Catalysts Synthesized from Ionic Liquids as Linker Precursors

Using ionic liquids (ILs) as linker precursors, the well-known metal-organic framework (MOF) UiO-66 (Universitetet i Oslo) and the recently reported MOF hcp UiO-66 (hexagonal closed packed) have been successfully synthesized and characterized. The advantage of the applied novel synthesis approach is an economically and environmentally benign work-up procedure, due to the better solubility of the IL. Additionally, the reactivity of the terephthalate anions is increased compared to terephthalic acid, resulting in faster MOF formation with an increased amount of defects in the MOF structure. In order to explore to the influence of defects on the catalytic performance, the cyclisation of citronellal to isopulegol was employed as test reaction. The activity of hcp UiO-66 and fcc UiO-66 (face centered cubic) is improved compared to other MOF or zeolite based catalysts, while the selectivity is similar.     

Carbon Dioxide Capture Enhanced by Pre-Adsorption of Water and Methanol in UiO-66

The rapidly rising level of carbon dioxide in the atmosphere resulting from human activity is one of the greatest environmental problems facing our civilization today. Most technologies are not yet sufficiently developed to move existing infrastructure to cleaner alternatives. Therefore, techniques for capturing carbon dioxide from emission sources may play a key role at the moment. The structure of the UiO-66 material not only meets the requirement of high stability in contact with water vapor but through the water pre-adsorbed in the pores, the selectivity of carbon dioxide adsorption is increased. We successfully applied the recently developed methodology for water adsorption modelling. It allowed to elucidate the influence of water on CO₂ adsorption and study the mechanism of this effect. We showed that water is adsorbed in octahedral cage and stands for promotor for CO₂ adsorption in less favorable space than tetrahedral cages. Water plays a role of a mediator of adsorption, what is a general idea of improving affinity of adsorbate. On the basis of pre-adsorption of methanol as another polar solvent, we have shown that the adsorption sites play a key role here, and not, as previously thought, only the interaction between the solvent and quadrupole carbon dioxide. Overall, we explained the mechanism of increased CO₂ adsorption in the presence of water and methanol, as polar solvents, in the UiO-66 pores for a potential post-combustion carbon dioxide capture application.     

多孔MOFs(UiO-66和UiO-68)合成与表征的综合性大学化学实验*

结合科研工作设计了一个综合性大学化学实验--多孔MOFs(UiO-66,[Zr₆O₄(OH)₄(BDC)₄]_n (H₂BDC=对苯二甲酸)和UiO-68,[Zr₆O₄(OH)₄(ATDA)₄]_n (H₂ATDA=2′-氨基-[1,1′:4′,1″-三联苯]-4,4″-二羧酸))的合成、表征及相关性能研究。该设计实验选择具有不同长度的配体与锆离子组装得到晶态材料,整个实验过程包括有机合成、溶剂热合成、X射线单晶衍射和粉末衍射、红外光谱、热重分析等内容,综合了各大化学知识点于一身。经过此实验,学生不仅能有效了解并掌握MOFs材料的合成、性能测试与相关仪器的操作,还可做到理论结合实际、基础知识结合现代科研手段,培养学生的化学科研素养。     

金属有机骨架材料在吸附分离大气污染物中的应用

大气污染问题是关系人民生命健康和经济社会和谐发展的重大问题.因此需要开发高效的吸附材料用于大气污染物的吸附和分离.金属有机骨架材料(MOFs)是一类新型的多孔材料,该材料具有结构多样、孔结构有序、大比表面积和高孔隙率等结构特点.MOFs通过调节有机配体的长度和官能团调节孔径和孔道尺寸,并进行功能化修饰在孔道中引入功能性...     

Liquid-Phase Quasi-Epitaxial Growth of Highly Stable,Monolithic UiO-66-NH2 MOF thin Films on Solid Substrates

High quality, monolithic UiO-66-NH₂ thin films on diverse solid substrates have been prepared via a low temperature liquid phase epitaxy method. The achievement of continuous films with low defect densities and great stability against high temperatures and hot water is proven, clearly outperforming other reported types of MOF thin films.     

金属有机框架材料的制备及在吸附分离CO2中的应用

金属有机框架（MOFs）材料是当今的研究热点之一,是一类颇有潜力成为适用于CO₂吸附和分离的重要材料。本文从MOFs的发展及其所具有的特点、MOFs用于CO₂的吸附与分离所取得的突破性进展以及MOFs的传统合成及绿色制备方法三个方面展开论述。主要论述了MOFs适用于CO₂吸附的原理,及其相对于传统的CO₂吸附材料所具有的特点和优势,亦阐述了MOFs修饰与调变的方法。列出了MOFs用于单组分CO₂吸附及CO₂/CH₄、CO₂/N₂吸附分离的结果。同时,针对传统MOFs制备方法不适宜大规模CO₂捕集材料的生产,特别论述了机械化学合成法和新兴的潮湿矿物风化法,其均具有绿色化、无溶剂、低能耗和简单等特点,是一类较有研究价值和应用潜力的技术。随着温室效应和不可再生石化燃料的消耗等环境和能源问题的日趋严峻,研究及开发适用于CO₂捕集与封存技术的MOFs新材料迫在眉睫,且任重而道远。     

The Carboxyl Functionalized UiO-66-(COOH)2 for Selective Adsorption of Sr2+

Efficient and selective removal of ⁹⁰Sr is an important process for the safe use of nuclear energy. Herein, we investigate and assess the Sr²⁺ adsorption properties of a metal-organic framework UiO-66-(COOH)₂ functionalized by non-bonded carboxylic groups. This MOF is an exciting class of free carboxylic functionalized MOFs that combine chemical stability with gas sorption, dye elimination, and conductivity. Specifically, we show that uniformly distributed carboxyl and water stability make it accessible for loading Sr²⁺ without structural changes. The FTIR spectroscopy, PXRD analysis, XPS, and SEM-EDS studies show excellent stability as well as the strong affinity between -COOH active site and Sr²⁺. This strong coordination interaction guarantees a high adsorption capacity of 114 mg g⁻¹ within 5 h (pH 5 and 298 K). Combined kinetic and thermodynamic studies show that the surface complexation is strong chemisorption and cost-effective spontaneous process (ΔG = −5.49 kJ mol⁻¹~−2.16 kJ mol⁻¹). The fact that UiO-66-(COOH)₂ not only possesses a high adsorption capacity, but also enables selectivity to Sr²⁺ in the presence of similar radius ions Na⁺ and K⁺, prefigures its great potential for the practical treatment of radioactive Sr²⁺ in polluted water.