用于吸附和分离BTEX的基于＋2价金属的MIL－53微孔材料的设计与合成

BTEX芳香族化合物是许多重要化工产品的原材料，在生产、运输、储存和使用过程中也会导致空气和水资源的污染，利用吸附剂进行BTEX的吸附和分离不会产生废料且不会消耗大量的能源。本项目拟通过改变配体和金属中心离子的种类、设计和合成孔道尺寸和孔道壁芳香性可调的基于＋2价金属的MIL－53系列新型MOF材料，并将其作为吸附剂用于BTEX的吸附和分离。设计的思想是基于利用带有两个μ2-O基团的电中性芳香化合物衍生物作为该类材料的一维M－O－M（金属－氧－金属）链的桥联剂以及材料合成的辅助配体，避免了使用单一μ2-O基团时一维孔道被堵塞的缺陷。研究材料在BTEX的吸附和分离中的应用，遴选出适宜于BTEX的高效吸附与分离的吸附剂。揭示客体分子如气体、有机小分子以及芳香族化合物与微孔材料相互作用的主要作用力，为设计和合成新型的用于BTEX吸附和分离的微孔材料提供参考。

在本项目中的研究中，利用不同的有机溶剂，成功地合成了基于＋2价金属Co和Mg的MIL－53系列MOF微孔材料，系统地考察了该类微孔材料的结构与磁性之间的关联以及各种客体气体分子和有机分子与MOF骨架之间的相互作用，发现了主族+2价金属的引入有利于提高材料的热稳定性，探讨了Mg-MIL-53在硝基爆炸物的荧光化学感应器件上的应用。项目实施过程中，共在学术期刊上发表学术论文7篇标注本项目基金资助的SCI论文，培养2名博士后和3名博士研究生，基本完成了本项目的预期目标，为设计和合成新型的用于主客体化学之间的吸附和分离的微孔材料的发展奠定了基础。需要指出的是我们的研究工作与预期目标之间也有一定的差距，主要体现在：（1）在配体的选择上，尤其是含有两个μ2-O基团的辅助配体的合成方面虽然开展了大量的研究工作，总体进展情况不太满意，未能显著提高该类材料的化学稳定性；（2）对BTEX的吸附与分离方面、提高材料的合成产量方面未能达到预期的研究目标。我们目前正在开展的研究工作表明，这些存在的问题有可能通过后续的研究工作得到解决。