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金属有机骨架材料的晶种诱导合成

近年来,金属有机骨架材料(MOFs)由于其结构的多样性、可调节性及其多功能性,吸引了广泛的研究兴趣,已成为无机化学和材料化学的研究热点之一。但是,也正是由于其结构中金属离子/簇与有机配体之间配位模式的灵活与多样性,在相似甚至完全相同的反应条件下,相同的金属前驱体、有机配体和溶剂的一锅反应可能在一定的几率下得到纯相MOF,而一定的几率下又形成不同结构的MOFs混合物,其影响因素显得非常复杂和玄妙。由于即使是结构相似的MOF材料也可能具有不同的物理/化学性质,因此不同结构的MOFs混合在一锅反应产物中将极大地阻碍了对MOFs材料的性能研究。虽然这种现象在MOF材料的合成中已相对普遍存在,但至今仍然没有合适的解决方案。


最近,中国科学技术大学化学系江海龙教授课题组美国德克萨斯A&M大学Hong-Cai Zhou教授课题组合作,通过反复详细的研究实验发现,通过预先合成少量的纯相MOF作为种子预先加入到反应体系中,可以成功诱导合成得到100%纯的相应物相的MOF,有效避免在没有种子存在下(传统合成方法)获得的MOFs混合相。该方法不仅能够诱导不同结构的MOFs纯相合成,还能诱导MOFs同分异构体(特别是穿插与非穿插框架)的分离及相应纯相合成。据了解,这是首次利用晶种法来合成纯相MOFs或诱导混合相MOFs的分离。

示意性说明种子诱导的合成方法对于获得的MOF材料纯度的影响。


此外,实验结果表明,相对于传统MOFs溶剂热合成方法来说,该种子诱导合成的方法还是一种加速形成MOF的手段,在更短的时间里就可以形成MOF产物。


由于获得纯相MOFs对于研究其性能的重要性,这项研究工作对MOFs研究领域的发展将有着重要的意义,同时对合成其他晶体材料也将具有重要的启示。该工作以“Seed-Mediated Synthesis of Metal-Organic Frameworks”为题被J. Am. Chem. Soc.期刊接收发表(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 5316-5320)。


http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b01414


原文:Seed-Mediated Synthesis of Metal–Organic Frameworks

J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 5316-5320, DOI: 10.1021/jacs.6b01414


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