报告标题: 锆基金属有机骨架材料中配位甲酸根的过与功

报告人:南京工业大学卢治拥 教授

主持人：毕文团 研究员

时间: 6月4日(周四)上午8：30-11：30

地点: 能源研究院南楼603

报告内容简介:

摘要：锆基金属有机框架材料（Zr-MOFs）凭借其卓越的热稳定性与水稳定性，在气体吸附及多相催化剂设计领域相较于其他金属有机骨架材料展现出固有优势。Zr-MOFs的合成通常涉及模板剂（如甲酸、乙酸、苯甲酸等）的参与，而通过移除模板剂以获得具有干净锆节点的Zr-MOFs的过程，即定义为材料的活化。该活化过程中产生的残留甲酸（源自DMF分解）长期未受充分重视，主要原因包括：（1）残留甲酸呈高度无序状态，无法在单晶结构中明确观测；（2）常规酸消解体系无法使材料中残留的甲酸在核磁共振氢谱中产生特征信号；（3）材料的漫反射傅里叶变换红外光谱中甲酸的C–H伸缩振动峰被错误归属为O–H···H₂O对的特征峰。这些残留甲酸会从以下五个方面产生负面影响：（1）制约溶剂辅助配体引入（SALI）策略的负载容量；（2）限制采用原子层沉积法（AIM）或溶剂热沉积法（SIM）负载的催化剂用量，并影响金属离子的配位环境；（3）降低Zr-MOFs的水吸附能力；（4）在催化降解有毒化学物质时，阻碍底物与配位水之间的有效接触；（5）在某些催化反应中发挥非预期的还原作用。鉴于上述负面效应，去除残留甲酸显得尤为必要。本研究通过系统探索多种活化条件（如改变溶剂体系、降低活化温度等），成功制备出具有干净锆节点环境的Zr-MOFs，从而克服了残留甲酸对Zr-MOFs在催化应用中的诸多局限。在无残留甲酸干扰的条件下，具备干净锆节点的NU-1000在催化水解化学战剂神经毒剂模拟物DMNP时，其反应速率较含残留甲酸的NU-1000提升了一个数量级。此外，除阐述残留甲酸对体系的负面作用外，本报告还将从水蒸气吸附等不同应用角度，系统介绍这些残留甲酸在提升材料吸附稳定性方面的正面贡献。

报告人简介:

卢治拥，南京工业大学化学与分子工程学院校聘教授。主要研究基于新型孔性材料及其复合材料的底层设计和组装，以及面向吸附式空气集水及热转换、气体存储及分离、异相光电催化、人工光捕获、水体污染物处理等能源环境相关性能的探索及应用开发，包括：1）金属有机骨架材料（MOFs）的结构多元化、稳定化探索及性能调控；2）氢键有机骨架材料（HOFs）及共价有机骨架材料（COFs）的结构设计及性能探究；3）新型孔性材料复合物的复合机制探索及性能研究。已在国际重要学术期刊上发表60多篇SCI论文，包括化学学科一流期刊J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed.，以及化学和材料领域权威期刊Adv. Mater.，J. Mater. Chem. A，Mater. Horiz.，Chem. Comm.，Chem. Eur. J.，Inorg. Chem.，Inorg. Chem. Front.等，其中第一作者及通讯作者论文24篇，部分工作以热门文章及封面论文发表，并被国际著名科普媒体Chemistry World 以及国内科普新媒体X-MOL和纳米人作为亮点工作进行报道。已申请和授权多项国内发明专利，并申请1项美国发明专利。现担任《Materials》期刊主题编辑，J. Am. Chem. Soc.，Chem. Mater.，ACS Appl. Mater. Interfaces，J. Mater. Chem. A，Chem. Comm.等多个国际权威期刊的独立审稿人。