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福建物构所稳定MOF材料研究获进展

2020-02-21 福建物质结构研究所
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  金属有机框架材料(metal-organic frameworks, 简称MOFs)具有高结晶性、高孔隙率、结构可调控等特点。然而,构筑超稳定的MOFs材料使其能够满足某些苛刻的应用环境则是该领域中的研究热点和研究难点之一。

  在国家自然科学基金项目、中国科学院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究项目等的资助下,中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室曹荣课题组和刘天赋课题组合作,设计合成两例具有同拓扑结构、框架分别为电正性(PFC-8)和电中性(PFC-9)MOFs材料。通过对比两种MOFs材料的化学稳定性可以发现,电正性框架在微环境当中对同种电荷的物种具有相互排斥的静电作用,从而显著提高材料的稳定性。因此,电正性的MOFs材料可以在浓盐酸中浸泡301天和在王水当中浸泡86天后依然保持其骨架的完整性;此外该材料能够在海水和双氧水当中稳定存在至少30天。鉴于该MOFs材料骨架带正电荷和本征微孔的特点,作者利用简单的离子交换的方法可将PdCl42-引入到框架当中。之后,通过还原得到微小钯纳米颗均匀分散的MOFs复合材料。该材料可以高效催化甲酸分解产氢反应。相关结果发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed上。

  该工作为设计合成稳定MOFs材料提供了新的思路,拓展了该材料的应用范围,为发展稳定材料及材料在苛刻条件下的多功能性提供了重要参考。

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