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孙道峰团队在MOF基多孔材料的结构调控和性能研究方面

取得系列进展

发布时间:2019-11-06 16:08:50点击数:字号:
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审核人 蒋大森

【本站讯】近日,材料科学与工程学院孙道峰教授团队在MOF基多孔材料结构调控和性能研究方面取得系列进展,研究成果分别发表在Angew. Chem. Int. Ed.,Advanced Science,ACS Central Science,Small四个化学类和工程技术类一区Top期刊,第一署名单位均为中国石油大学(华东)。一系列研究从材料出发,均围绕能源和环境展开,从MOF功能多孔材料的精确合成到烷烯烃的高效分离,以及环境中有毒物的痕量去除,再到能源的储存,为MOF基新材料在能源和环境中的应用提供了理论依据和技术支持。

题为《稀土金属-有机骨架中分子枢轴铰链装置的拓扑演化》(Molecular Pivot-Hinge Installation to Evolve Topology in Rare-Earth Metal-Organic Frameworks)的文章发表在Angew. Chem. Int. Ed.上,我校博士生王雨桐和美国德州农工大学博士生冯亮为共同第一作者,孙道峰教授和美国德州农工大学周宏才教授为共同通讯作者。该项研究通过对有机配体进行去对称化设计,得到类铰链装置的有机配体,在分子层面设计并后修饰MOF材料,实现材料中酸性位点与碱性位点共存,从而实现一锅两步高效串联催化反应。

审稿专家将该项研究成果评选为VIP(Very Important Paper)文章,认为其在结构方面引入“分子铰链”的概念,并对其功能进行相关论证;在性能方面通过后修饰在同一框架中同时引入酸/碱催化位点实现并提高串联催化性能,这一点值得在后续研究中推广。Angew. Chem. Int. Ed.属于化学类一区TOP期刊,影响因子为12.57。

相关链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910717

题为《通过连接器的去对称化揭示锆基金属-有机框架的结构新机遇》(Uncovering Structural Opportunities for Zirconium Metal-Organic Frameworks via Linker Desymmetrization)的文章发表在Advanced Science上,我校博士生王雨桐和美国德州农工大学博士生冯亮为共同第一作者,孙道峰教授和美国德州农工大学周宏才教授为共同通讯作者。该项研究通过设计扭曲柔性的有机配体构筑稳定的锆基MOFs,其中由于配体对称化程度低,导致锆簇暴露出更多的活性位点,从而成功实现了水中有毒离子SeO32-的痕量去除。

该项研究成果被作为封面刊发,审稿专家认为,其系统描述了通过控制特定连接体的几何形状调整Zr-MOFs拓扑的简单方法,全面研究了不同取代基对不同簇连接Zr-MOFs形成的影响,通过暴露活性位点实现水中硒的痕量去除,对Zr-MOFs的设计合成具有指导意义。Advanced Science属于工程技术类一区TOP期刊,影响因子为15.804。

相关链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901855

题为《铜MOF微孔环境的精确调控用于高效丙烯存储及轻碳水化合物分离》(Fine-Tuning the Pore Environment of the Microporous Cu-MOF for High Propylene Storage and Efficient Separation of Light Hydrocarbons)的文章发表在ACS Central Science杂志上,我校博士生范卫东为第一作者,戴昉纳教授和孙道峰教授为共同通讯作者,中国石油大学(华东)为唯一署名单位。该项研究通过对微孔Cu-MOF的孔隙环境调控在C3H6/C2H4(丙烷/乙烯)吸附分离性能研究方面取得突破性进展。

该项研究成果被作为封面刊发,审稿专家认为,该成果较为深刻地阐述了利用配体的功能化修饰精准调控MOF孔环境,实现气体间的高效存储和分离,为该领域科研工作者在吸附/分离功能导向MOFs的精准设计与合成方面提供了理论依据和技术指导,在这类材料在工业应用方面将会引起广泛关注。ACS Cent. Sci.是美国化学会主办的国际权威期刊,在化学、材料及能源领域具有很强的影响力,作为免费开源期刊,年发文量严格控制在200篇以内,最新影响因子为12.837。

相关链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.9b00423

题为《无定型MOF微球的“热”碱解策略制备高稳定性双金属氢氧化物电极材料》("HOT" alkaline hydrolysis of amorphous MOF microspheres to produce ultrastable bimetal hydroxide electrode with boosted cycling stability)的文章发表在Small上,第一作者为我校硕士生张昊兵和讲师徐奔,通讯作者为孙道峰教授。该项研究通过分离加热、高温碱解的策略,实现了MOF向氢氧化物的高效“共形转变”,获得的产物中几乎不存在MOF残余。有机配体被完全取代于碱液中,并可通过中和碱液回收90%的有机配体,大大降低了生产成本。不仅如此,无残余配体的氢氧化物作为超级电容器电极材料表现出极其优越的性能,不仅能量密度大,且表现出极高的稳定性。该策略对于MOF前驱体制备电极材料具有很好的指导与借鉴意义,具有极为广阔的应用前景。

该项研究成果被作为封面刊发,审稿专家认为,其提供了一种理想的制备高稳定性电极材料的方法。基于该研究成果的一项大学生学术科技作品《高能量大功率长寿命超级电容器电极材料的研究》夺得第十六届“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖,并成功推荐至全国比赛获得三等奖,展现了学生的创新能力和学术素养,同时也是我校重视创新创业教育,持续推进双创育人的生动体现。Small杂志属于工程技术类一区TOP期刊,最新影响因子为10.856。

相关链接:https://doi.org/10.1002/smll.201904663

孙道峰团队近年来围绕环境和能源相关的科学问题,以材料的性能为导向,设计制备金属-有机框架材料、超分子材料、膜材料和有机无机复合材料,研究它们在气体吸附与分离、电化学储能、化学传感、油水分离等方面的应用,取得了显著成果,产生了较广的影响力。

【 作者:刘玉丽 徐奔 殷述广 单宝来 来自:材料科学与工程学院 科技处  责任编辑:姜洪明 审核:蒋大森】

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