有序介孔金属有机膦酸盐杂合材料的合成及性能研究

本项目在前期有关金属有机膦酸盐多孔杂合材料的工作基础上，系统开展有序介孔金属膦酸盐的合成、结构和性能研究，利用核磁共振，高分辨电子显微学，X-射线衍射，红外和喇曼光谱，光电子能谱，气体吸附-脱附等技术手段进行原位实时研究其合成过程和结构特性，在分子或原子水平上对其形成机制和结构性能有深入全面的认识，进而着力开发出提高这类新颖杂合材料热稳定性和孔径及孔结构的方法，制备出新孔结构和高性能的有序介孔金属膦酸盐材料；同时深入研究有机基团在材料中的分布状况以及这种分布对重金属离子吸附性能、吸附选择性和光催化、酸催化活性的影响，在分子或原子尺度上对这类材料的结构与性能进行调控，再进一步对其进行多功能修饰和改良，发展新一代固体酸催化剂和其它环境友好的高效多功能催化剂和吸附剂体系。本课题的研究成果对具有实际应用价值的多功能催化剂-吸附剂介孔材料的设计合成有实际指导意义。

本项目研究开展了介孔金属膦酸盐杂化材料的合成和性能研究，采用不同有机膦酸为耦合分子，在表面活性剂作用下，合成出各种有机基团桥连骨架的钛、铝、锆、钒、锰、镍等金属膦酸盐材料，表征它们的结构和性质，考察它们在重金属离子吸附、CO2捕获、废水中有机污染物吸附、色谱分离、生物传感、固体酸催化、光电催化等方面的应用潜力；提出了利用烷基胺保护缺陷P-OH浓度的策略，提高合成的膦酸钛材料的质子交换容量，增强固体酸催化性能；发现通过微波辅助结晶方法合成的一系列具有微孔–介孔分级孔结构的孔墙结晶态的金属膦酸盐材料在毛细管电色谱技术用于固定相分离多种芳香酸、酸性植物激素、碱性化合物和中性稠环芳烃，分离效率高且分析时间短。初步探索合成具有规则介孔结构的金属磺酸盐材料，在表面活性剂F127诱导自组装的条件下，合成含有酞菁铜组分的六方介孔磺酸钛盐材料，并将其应用于太阳能电池工作电极材料；使用冠醚辅助合成，萘二磺酸为配体，得到了孔壁结晶的六方介孔金属磺酸盐，对不同客体分子的吸附表现出较高稳定性。另外也扩展到介孔碳材料的绿色合成及性能的研究，取得了一些创新性成果。项目已在Chem. Soc. Rev., Small, ChemSusChem, Chem. Commun., Chem. Mater., J. Mater. Chem.等期刊发表了基金标注论文22篇，其中已被SCI收录论文19篇，EI收录14篇，英文专著章节1篇，中国发明专利授权4项，应邀在国际和全国性学术会议作邀请报告和Keynote报告14次。