功能化金属－有机骨架化合物的控制合成及分子识别应用研究

金属-有机骨架材料（MOF）由于其孔道易于功能化的特点，在分子识别领域与无机多孔材料相比有明显的优势，具有广阔的发展前景。本项目将含间苯二酸单元的多羧酸及官能化的有机膦酸配体用于功能化孔道的金属-有机骨架材料的合成并进行分子识别应用研究。主要内容包括（1）设计合成系列新型多羧酸配体，用于合成具有铜车辐式二级结构单元的高活性金属中心的开放孔道材料，研究其甲烷存储性能。（2）在前期合成的系列类沸石金属-有机膦酸的基础上，进一步合成含羟基、氨基、硝基等基团的有机膦酸配体，研究不同官能团对小分子气体或溶剂体系吸附的影响，有望得到用于分子识别的新型膦酸盐吸附材料。（3）通过文献检索，选择已报道的具有空旷孔道且热稳定性强的MOF材料，对孔道进行功能化修饰合成，提高材料的吸附性能。通过吸附数据的总结结合吸附模拟软件，提出MOF材料的吸附规律及机理。

微孔金属-有机骨架材料由于比表面积较高，孔道易于功能化、孔径大小易调等特点，在气体吸附分离、小分子识别等领域有广泛的应用前景，因此成为多孔材料研究的热点之一。本课题在国家自然科学基金青年基金的资助下，围绕着金属-有机羧酸骨架和金属-有机膦酸骨架材料的合成、结构及性质的研究，开展了一系列卓有成效的工作。通过改变合成参数，系统地考察了金属锌与3,3’,5,5’-联苯四羧酸的组装体系，合成了系列金属有机多羧酸新结构并成功地用于稀土的荧光敏化识别研究。通过前期对类沸石金属有机膦酸合成体系的掌握，我们进一步合成了两类新型的有机膦酸配体，获得了几十种的金属-有机膦酸开放骨架新结构并研究了这些化合物的CO2吸附，CO2/N2分离性质，并用于选择性催化，Cu2+荧光识别等领域。这些研究成果揭示了金属-有机多羧酸，金属有机膦酸材料的组装及结构规律，并对这些微孔骨架材料的进一步应用研究提供了重要数据。