羧酸类多孔金属有机框架的设计合成及非均相光催化性能研究

Heterogeneous catalysis was one of the earliest proposed applications for metal-organic frameworks(MOFs) materials. This project will adopt a bottom-up research method by using a series of N\O-donor organic ligands to obtain crystalline MOFs with new structures by self-assembling technique. We will modify the pore of frameworks by changing the structures and substituents of ligands. And we will introduce photosensitive groups into the tunnels of MOFs by post-synthesis. These will help us to get photocatalyst of MOFs better than traditional metallic oxide. Based on exploring the relationship between reaction conditions and product structures, the works will be focused on the visible-light-driven photocatalytic behavior of MOFs. It is important to reveal the directional synthetic rule of heterogeneous photocatalytic MOFs. And it will widen the application of coordination compounds. Our aim is to get green heterogeneous photocatalysts with low toxicity, high efficiency, good cyclicity and high selectivity. This work will play an important role in industrial production and environmental protection of our country.

非均相催化性质是最早被提出并得到应用的金属有机框架(MOFs)的性质之一。本项目将采用由下而上的研究方法，设计合成并使用一系列羧酸类主配体和咪唑类辅助配体，利用化学自组装技术合成出具有新颖结构的晶态多孔金属有机框架，通过改变羧酸类配体的自身结构及所带的取代基，对框架材料的孔道结构进行修饰，尝试用后合成法向孔道中引入光敏性基团，以获得优于传统金属氧化物的MOFs光催化剂。在摸索反应条件与产物结构之间关系的基础之上，重点研究目前较少报道的具有可见光响应的非均相光催化剂。探索MOFs的光催化反应机理以及配体结构与催化性能之间的内在联系，揭示作为非均相光催化剂的MOFs的定向合成规律，为配合物的应用功能研究拓宽思路。同时该项目的成功实施为获得低毒、高效、循环性好、选择性高的环境友好型非均相光催化剂提供可能，对我国的工业生产和环境保护工作均具有重要的意义。

本项目采用由下而上的研究方法，设计合成了一系列羧酸类主配体和含氮类辅助配体，利用化学自组装技术制备了12个具有新颖结构的晶态多孔金属有机框架（MOFs）。初步研究了多孔金属有机框架材料在非均相光催化方面的性质与光催化反应机理，以及配体结构与催化性能之间的内在联系，探讨了作为非均相光催化剂的MOFs的定向合成规律，为配合物的应用功能研究拓宽了研究思路，同时为获得低毒、高效、循环性好、选择性高的环境友好型非均相光催化剂提供了参考，以期对我国的工业生产和环境保护工作发挥积极作用。