金属－有机簇基沸石型多孔配位聚合物的设计合成与性质研究

多孔配位聚合物是由金属离子和有机配体通过超分子作用，沿着分子识别所指引的方向合理组装形成的多孔材料，在分子识别、选择性吸附、分离、催化、微反应器件等方面显示出诱人的应用前景。但目前这类新型多孔材料中具有传统无机沸石型四连接网络结构仍然较少。因此利用配位聚合物的可调控特性来构筑具有这类结构的多孔材料，将会显示出比无机沸石更加优越的性能，成为新一代的分离、吸附材料。本项目拟通过对金属有机簇和有机配体的合理选择，利用水热反应等实验方法构筑出具有大空腔、小通道的具有传统无机沸石型四连接网络结构的多孔配位聚合物，然后通过X射线单晶衍射、粉末衍射等技术对其结构、特别是原位吸附结构进行全面深入的了解，并研究这类新型材料在吸附等方面的性能，揭示材料结构与性质的关系，为进一步寻找这一类具有优越性能的新型材料作有益探索。

多孔配位聚合物，特别是具有选择性吸附性能的新型微孔配位聚合物正在越来越多地引起人们的重视。本项目以构筑金属-有机簇基配位聚合物为研究目标，以设计和选取不同的金属-有机簇为配位节点单元，通过有机二酸等桥连配体连接，形成具有类沸石型等特殊结构的多孔配位聚合物。通过研究此类配位聚合物对多种气体的吸附作用，显示出这类新材料在环境及新能源等领域的潜在应用价值。首先，选用四连接金属-有机簇为节点单元，然后通过弯曲型有机二酸连接成类沸石型配位聚合物。通过不同长度和形状的有机二酸调节，形成不同的沸石结构。结果表明，这类结构具有较大孔洞，结构之间形成多重穿插嵌套，从而使得结构更加稳定，但同时也使得孔洞难以形成或应用。第二，以简单二核金属-有机簇作为节点单元，通过弯曲型有机二酸作桥连配体，合成得到系列具有特殊拓扑结构的多孔配位聚合物。通过气体吸附实验表明，不同的孔道结构，对不同的气体具有不一样的吸附作用，从而产生选择性吸附功能。如相比乙醇，对甲醇有选择性吸附作用等。第三，通过对金属-有机簇节点单元配体的修饰，得到了另一类微孔结构配位聚合物，气体吸附实验表明，这类微孔配位聚合物显示出对乙炔等能源气体具有选择性吸附作用。以上这些选择性吸附材料的取得，对多孔配位聚合物在新能源或环境保护中的应用将会具有一定的借鉴意义。本项目已取得相关实验数据和结果，部分论文正在整理投稿中，另有部分微孔配位聚合物的性质仍在进一步研究中。