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柔性MOF固溶体协同效应：最灵敏的荧光氧气传感材料
多孔配位聚合物(Porous Coordination Polymer, PCP)，或称金属有机框架(Metal-Organic Framework, MOF)是一类将有机配体和金属离子通过配位键连接起来所形成的的多孔材料。采用配位形式相近的配体/金属离子组分混合形成固溶体（solid solution）是目前最有效的MOF改性策略。作为兼具晶体有序性和混合物无序性的材料，固溶体的结构一般与母相基本保持一致，而性能处于母相之间。理论上，多种构筑单元的混合还有可能产生协同效应，导致固溶体的性能优于所有的母相化合物。
近几年来基于MOF的荧光氧气传感材料引起了广泛的关注。中山大学的张杰鹏（点击查看介绍）教授团队在这方面进行了深入研究，合成了系列贵金属用量少的磷光和非贵金属的荧光氧气传感材料，例如xRu:MAF-34（Chem. Commun., 2013, 49, 6864）、MAF-X11（Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 13429）、AlQ3@MAF-X10（Inorg. Chem. Front., 2015, 2, 1085）和pyrene@MAF-4（Chem. Mater., 2015, 27, 8255）。其中，柔性多孔的Cu(I) 3,5-diethyl-1,2,4-triazolate (MAF-2)，因为具有较长的磷光寿命和较高的氧气渗透率， 具有MOF中最灵敏的光学氧气传感灵敏度（KSV = 356 bar-1，检测限为28 ppm）（Adv. Funct. Mater., 2014, 24, 5866）。
为了在MAF-2的基础上进一步调控氧气传感灵敏度，最近该课题组使用甲基、丙基或丁基替换MAF-2结构中的部分乙基，构成系列固溶体MOF。由于MAF-2具有柔性而且其它三氮唑配体对应的母相相似但不同构，所得固溶体会随配体混合比例而出现不同的晶型。更有意思的是，这些材料的荧光氧气传感灵敏度在结构的晶型边界处发生突跃并高于任何一个母相。其中，M66: MAF-2的荧光氧气传感灵敏度（KSV = 1.48 × 105 bar-1，检测限为68 ppb）高于所有已知材料，包括贵金属配合物和C70。另外，也可以获得适合常压氧气传感的、很低的氧气传感灵敏度（例如KSV = 7.0 bar-1，适宜检测范围为3.5%-57% atm）。该系列固溶体材料制备简便，检测范围涵盖8个数量级的浓度范围，基本可适合所有环境的氧气传感浓度需求。
这一成果近期发表在《Angewandte Chemie International Edition》上，文章的第一作者是中山大学博士研究生柳思扬。
该论文作者为：Si-Yang Liu, Dong-Dong Zhou, Chun-Ting He, Pei-Qin Liao, Xiao-Ning Cheng, Yan-Tong Xu, Jia-Wen Ye, Jie-Peng Zhang, Xiao-Ming Chen
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：
Flexible, Luminescent Metal–Organic Frameworks Showing Synergistic Solid-Solution Effects on Porosity and Sensitivity
Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 16021, DOI: 10.1002/anie.201608439
导师介绍
张杰鹏教授
http://www.x-mol.com/university/faculty/15331