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孙道峰教授团队在晶态多孔材料的分离应用研究方面取得系列进展
发布时间:2021-12-28 00:05:13点击数:字号:
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学术报告 简介

【本站讯】近期,材料科学与工程学院孙道峰教授团队在晶态多孔材料分离应用研究方面取得系列进展。相关论文先后刊发在Chemical Society Review(《化学学会评论》)、Coordination Chemistry Reviews(《配位化学评论》)、Journal of the American Chemical Society(《美国化学会志》)Angewandte Chemie International Edition(《德国应用化学》)等国际著名期刊上。该系列成果得到国家自然科学基金、山东省重点研发项目等资助。

1.晶态多孔材料的结构设计及其在气体吸附分离领域的应用。

随着“碳达峰”“碳中和”目标的制定,大力推进绿色分离成为研究重点。孙道峰团队从自身优势出发,利用结构可设计及功能可控的新型晶态多孔材料实现了多种物理性质极其相似的气体分子在常温常压下的高效分离。其中结构的设计和调控是实现材料特定功能的重要前提。孙道峰教授团队发现并报道了首例金属-有机框架的多步固态转化,通过热诱导实现单晶到单晶的转化,并捕捉到中间态,在此过程中涉及多个配位键的断裂形成及金属簇的复杂重排。这项工作为实现晶态材料的结构转化及结构重排的研究奠定基础。该研究成果发表在国际期刊Angewandte Chemie International Edition,IF=15.336(《德国应用化学》)上,戴昉纳教授为第一作者,孙道峰教授为通讯作者。

此外,通过对结构的精确修饰,通过引入环戊二烯钴官能团将原有的笼结构重新划分为两部分,形成一层类球形力面,选择性增大对特定气体的选择吸附性,成功实现常温常压下从乙炔/乙烯/乙烷(1:1:1)三组分混合气一步纯化乙烯,助力绿色分离。该研究成果以封面论文形式发表在国际期刊Angewandte Chemie International Edition,IF=15.336(《德国应用化学》)上,博士研究生王雨桐为第一作者,孙道峰教授为通讯作者。

通过协同调整金属成分,功能化连接基和末端配体的策略来优化多元金属-有机框架(MTV-MOF)的孔环境实现了C2H2/CO2的高效分离,这种三重修饰策略可以应用于具有相似SBUs的其他MOF,从而为特定应用提供了一种定制孔环境的通用方法。该研究成果以封面论文形式发表在国际期刊Journal of the American Chemical Society,IF=15.419(《美国化学会志》),范卫东博士为第一作者,孙道峰教授和周宏才教授为共同通讯作者。

结合近年来的金属-有机框架材料的设计思路和创新成果,团队总结并展望了金属-有机框架材料气体吸附分离的研究进展,在Coordination Chemistry Reviews,IF=22.315(《配位化学评论》)上发表了题名为Isoreticular chemistry within metal–organic frameworks for gas storage and separation的综述文章,受到了审稿人的高度评价。范卫东博士为第一作者,孙道峰教授为通讯作者。

2.晶态多孔膜材料的扩大化制备策略探索。

晶态多孔材料(Crystalline Porous Material,CPM)主要包括:分子筛(Zeolite)、金属-有机框架(MOF)、共价有机框架(COF)和氢键有机框架(HOF)等,具有可设计且有序的结构、可调控的孔环境(孔径、官能团、客体分子等),在膜分离方面具有巨大的应用潜力,但面临着难以扩大化制备的挑战。借鉴高分子膜的加工技术,孙道峰教授团队利用HOF是由高可逆性氢键连接而成的特点,通过熔铸法制备了首例HOF多晶膜,并研究了其压力响应的气体渗透性能。该研究成果以封面论文形式发表在国际期刊Angewandte Chemie International Edition,IF=15.336(《德国应用化学》)上。硕士生冯收和商艳雪为第一作者,康子曦副教授、孙道峰教授为共同通讯作者。

另外,孙道峰教授研究团队和Svetlana Mintova教授团队合作,设计构筑了基于分子筛和二维材料氧化石墨烯(GO)的新型复合膜。易加工成膜的GO组成超薄厚度的膜主体框架,分子筛在其中作为尺寸筛分的填充粒子,使复合膜兼顾了高渗透率和高选择性。GO的柔性特点使其可能加工成各类高效的膜组件,具有扩大制备的潜力。该研究成果发表在国际期刊Angewandte Chemie International Edition,IF=15.336(《德国应用化学》)上。硕士生孔国栋、杨歌博士和郭海玲副教授为第一作者,康子曦副教授、孙道峰教授、Svetlana Mintova教授为共同通讯作者。

结合近年来的晶态多孔膜材料的设计思路和创新成果,通过总结并展望晶态多孔膜扩大化制备的研究进展,在Chemical Society Review,IF=54.564(《化学学会评论》)上发表了题名为Scalable Crystalline Porous Membrane: Current state and Perspectives的综述文章,康子曦副教授为第一作者,孙道峰教授和Svetlana Mintova教授为共同通讯作者。



【 作者:康子曦 张琰 来自:材料科学与工程学院  责任编辑:张雪晴 审核:新闻中心总编室】

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