科學(xué)家提出分級(jí)孔金屬有機(jī)骨架制備新法 相關(guān)研究成果于日前發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上

記者4月20日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校劉波教授課題組提出了氨氣氣相蝕刻的方法，在羧酸配位的微孔金屬有機(jī)骨架(MOF)中生成介孔，制備出分級(jí)孔MOF。相關(guān)研究成果于日前發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。

MOF因其高比表面積和結(jié)構(gòu)的可調(diào)控性在諸如吸附、分離、氣體存儲(chǔ)、催化劑載體等方面展現(xiàn)出重要的應(yīng)用價(jià)值。微孔MOF由于有限的孔道尺寸，客體分子在其中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受到嚴(yán)重限制。在已經(jīng)報(bào)道的8萬多種MOF中，介孔MOF的比例還不到1%，同時(shí)多數(shù)介孔MOF的穩(wěn)定性嚴(yán)重不足。分級(jí)孔MOF (HP-MOFs)同時(shí)含有微孔和介孔，且兩者協(xié)同作用，既具有高比表面積和活性位點(diǎn)，又有利于快速的傳質(zhì)過程，特別對(duì)大分子的吸附、分離、催化性能有重要影響。

作為氣相蝕刻劑的氨首先被均勻地吸附于微孔MOF中，確保了MOF晶體內(nèi)的均勻蝕刻。科研人員在加熱的條件下，利用氨氣與金屬的強(qiáng)配位作用，切斷羧基—金屬配位鍵制備介孔。研究發(fā)現(xiàn)，介孔尺寸受蝕刻溫度控制;而介孔體積可以通過改變氨氣的壓力來調(diào)節(jié)，這一策略能夠在不影響晶體形貌的情況下精確控制介孔的尺寸和體積。由于MOF晶體的各向異性不同晶面的穩(wěn)定性不同，這一策略進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了晶面定向刻蝕。根據(jù)刻蝕程度的不同，得到三角形或矩形的介孔。更為重要的是，生成的介孔可以使用MOF前驅(qū)體溶液進(jìn)行修復(fù)，從而將被吸附的分子(亞甲基藍(lán))包覆其中。該刻蝕—修復(fù)過程如同對(duì)微孔MOF實(shí)施了分子尺度的外科手術(shù)。

這一基于氣相刻蝕的分子尺度外科手術(shù)式策略，實(shí)現(xiàn)了微孔MOF中介孔性質(zhì)的精準(zhǔn)調(diào)控，為我們提供了一個(gè)定制和調(diào)控分級(jí)孔MOF材料性能的強(qiáng)大工具。