湖南科大在高性能CO₂氣體吸附和催化轉化MOF材料研究獲進展
2020-07-26 小材科研金屬有機框架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）由於具有極高的比表面積和孔體積，且其孔結構和表面性質均可設計和修飾，在溫室氣體CO2的捕獲存儲分離、高附加值催化轉化等方面具有誘人的廣泛應用前景。使材料兼具高孔隙率、優良穩定性和理想框架-CO2分子相互作用，是設計合成新型高性能CO2吸附與催化轉化MOF材料的一個有效策略。
湖南科技大學鄭柏樹教授研究小組一直致力於將極性橋連功能基（-CONH-、-NH-、NHCOCONH-、NHCONH-）修飾到孔結構穩定的多孔MOFs材料中，利用該類極性橋連功能基作為框架結構拓展單元和強CO2等客體分子作用位點的雙重作用，實現對材料的比表面積和CO2氣體捕獲性能的極大提高。
最近，研究小組利用一個具有納米尺寸的、醯胺基橋連的不對稱性六酸配體與Cu(II)-paddlewheel無機次級構築單元配位，得到了一個高比表面積（BET 表面積：2429 m2 g-1）的MOF材料HNUST-9（HNUST = Hunan University of Science and Technology）。單組分氣體吸附-脫附和多組分氣體動態突破實驗表明HNUST-9具有出優異的CO2氣體存儲和分離能力。理論計算結果表明，框架結構中的橋連醯胺基與不飽和銅配位點均能與CO2氣體分子間形成強的分子間作用。此外，HNUST-9還表現出優異的CO2-環氧化物環加成催化性能。該工作為以後設計合成新型高性能CO₂氣體存儲分離與催化轉化MOF材料提供了一個新思路。
上述相關研究成果已在Inorganic Chemistry Frontiers期刊發表。論文的共同第一作者為碩士研究生廖俊雄和曾文江，在論文的撰寫和討論方面得到了北京化工大學陽慶元教授的大力支持。該工作得到了國家自然科學基金（No.21973029）以及湖南省自然科學基金（No. 2018JJ2113，2017JJ2095）的資助。
來源：湖南科技大學
論文連結：
https://doi.org/10.1039/D0QI00231C
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