多孔金属多氮唑框架

作为新型多孔材料，多孔配位聚合物具有高度有序、密度小、孔洞率大、结构易调控、孔道表面易修饰、框架柔性等优势，是当前化学与材料科学的研究热点。但是，目前能投入真正应用的多孔配位聚合物还很少，其框架与孔道结构的调控和构效关系还需要深入研究。多氮唑阴离子结合了羧基的负电荷和吡啶基的配位可控性这些常用有机配体的优点，有利于框架和孔道结构的设计与控制（桥联距离较短的问题可通过形成低密度拓扑或延长配体解决）。本项目选择金属多氮唑框架这一类特殊配位聚合物作为研究体系，利用合理设计的多氮唑衍生物配体，常规和非常规的合成方法，构筑具有独特框架与孔道结构的新型多孔材料。除了常规多孔性能表征，本项目将继续加深对多孔材料吸附机理的研究，开展吸附/脱附状态下多孔材料结构的原位测定方面的研究，为新型多孔配位聚合物材料的设计、开发提供理论和实验依据，同时兼顾能源和环境等国民经济重要需求，探讨多孔配位聚合物的实用化。

本项目按计划执行，设计合成了一些新型多氮唑配体，并成功组装了系列结构新颖的多孔金属多氮唑框架材料，在一定程度上达到框架结构、孔道尺寸和表面性质的合理设计与调控；发展了包括原位单晶/粉末X射线衍射与吸收光谱或荧光光谱联用技术，分析了大量多孔金属多氮唑框架材料的结构、动态行为和性能的关系；开发了系列对能源和环境相关气体和蒸气具有储存、分离和传感功能的新型配位聚合物多孔材料和器件。. 本项目取得了以下几项代表性成果：1）系统分析了拓扑几何与多孔框架的稳定性及柔性的关系，合成了系列结构新颖的新型多孔框架；2）设计了一个具有大共轭芳香体系的多氮唑配体，合成了一例柔性荧光多孔金属多氮唑框架，可以利用框架柔性识别不同的有机蒸汽和气体，产生不同的荧光响应，进一步通过掺杂少量金属钌离子，获得灵敏度高而且可调的磷光氧气传感材料，再进一步合成了一例完全不需要贵金属的具有超高灵敏度的荧光氧气传感多孔金属多氮唑材料；3）体统调控了多孔金属多氮唑框架的孔表面特性、获得了优异的二氧化碳和水蒸汽吸附性能，可用于温室气体的捕获和吸附式制冷；4）发展了原位单晶结构和光谱分析技术，阐明了系列材料的吸附及动态行为；5）制备了具有变色氧气传感和高效固相微萃取功能能的微型器件。. 2011年1月~2013年12月期间，在本项目资助下，发表了研究或综述论文21篇，包括1篇Chem. Rev.、1篇Nat. Commun.、1篇J. Am. Chem. Soc.、1篇Angew. Chem. Int. Ed.、1篇Adv. Mater.、3篇Chem. Sci.、7篇Chem. Commun.、4篇Inorg. Chem.、1篇Micropor. Mesopor. Mater.和1篇Cryst. Growth Des.，已被他引450多次；应邀在十多次国际国内学术会议上宣讲相互相关成果；并获得中国发明专利授权2件。项目负责人获得2011年中国化学会青年化学奖，2011年中组部首批青年拔尖人才支持计划、2012年度国家杰出青年科学基金、以及2012年广东省科学技术一等奖（排名第二）。