具有气体储存和分离功能的微孔配位聚合物的定向合成、性能及构效关系

本项目以设计合成微孔配位聚合物为目的，以合成金属离子单节点四连接拓扑网络的微孔配位聚合物为设计理念。拟选用μ2-1-螯合-2-单配位型侨联配体与过渡金属离子，定向合成系列NbO、CdSO4、钻石、四方格子等拓扑的微孔配位聚合物，表征其结构，测定其气体吸附性能。通过理性调节通道或空穴的表面结构，系统研究吸附位场与客体的相互作用，得出气体吸附性能及结构的关系。以期筛选出热稳定性好、比表面积大、选择吸附性强、吸附量大的微孔配位聚合物，为气体储存，特别是储氢材料的研究提供科学依据。同时通过配合物的结构转化研究，探索控制结构转化的因素，拓展新的配位聚合物的合成途径，丰富配位化学内涵。该课题是以特定类型配体，合成罕见的单节点NbO、CdSO4型配位聚合物，并深层次研究其构效关系，因此课题的设计具有一定的创新性、前瞻性和挑战性。该课题的实施具有很高的理论价值和潜在的应用前景。

由于微孔配位聚合物气体储存、气体分离、催化、荧光等多方面具有潜在的应用价值，一直是配位化学工作者研究的热点。本研究基本按照任务书计划开展工作。选用了5种μ2-1-螯合-2-单配位型配体成功地合成了28种NbO、BN、lay、四方格子、一维纳米管等微孔配位聚合物，通道直径最大达1.43nm，孔隙率最大为60%，在氮气中的热稳定性达400℃左右。气体吸附实验表明，所合成的微孔配位聚合物绝大多数表现出良好的氢气、二氧化碳、氮气吸附性能，部分微孔配合物表现为选择性H2和CO2,不吸附氮气，具有氮气与氢气、二氧化碳气体分离的功能。. 同分异构现象是配合物合成中普遍存在的现象，也是优化配合物性能的有效途径之一。传统的配位聚合物的异构现象是根据性质进行分类的，分为结构异构、光学异构、穿插异构、构象异构。近年来又增加了极性异构。本课题组在研究过程中发现，不对称配体的形状(或金属-配体的链接顺序)即可引起光学异构，又可引起结构的异构现象，并且这种看似微小的结构差异却能引起性质的较大差别，我们将这种异构叫做形状不对称性异构，是结构异构的补充。并提出了配位聚合物三级结构和三级异构的分类方法，以及性质分类和结构层次分类方法之间的关系进行了比较和总结。. 共发表SCI论文6篇，二区论文2篇；三区论文1篇，四区论文3篇。另外还有2篇二区论文正在审理中。顺利完成研究任务。