曹荣、黄远标：MOF基多孔液体研究取得进展

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金属-有机框架（MOFs）材料是具有最大的比表面积的一类晶态多孔无机-有机杂化材料，在气体吸附分离、催化等领域具有很强的应用前景。然而几乎所有的MOFs都是固态材料，存在物理老化和机械疲劳等问题。相比之下，液态材料可以克服此类问题，并在传质传热方面更具优势，可以减少能耗，提高效率，在传统工业体系中，特别是在气体吸附分离方面，经常采用液态体系如CO2洗气系统。因此将固态MOFs制备成液态形式有利于与工业体系匹配，而且有利于增强其存储性能和赋予其它新的功能。然而要将多孔固态材料转变成液态的同时保持其多孔性，仍然极具挑战性。

         众所周知，聚乙二醇和咪唑鎓盐一般是液体试剂，利用这些官能团对MOFs进行表面工程能降低MOFs熔点使其液化，而冠状结构可以防止流体介质自填充空腔并保持多孔性。近日，中科院福建物质结构研究所的曹荣研究员和黄远标研究员通过离子交换策略将咪唑鎓盐功能化的微孔阳离子型MOF（Deim-UiO-66）中的外围卤素离子替换成大空间位阻、无法进入MOF空腔的聚乙二醇尾磺酸根离子（PEGS），制备了一种稳定的MOF基多孔液体（Im-UiO-PL）。相比于纯PEGS，Im-UiO-PL对CO2的吸附能力提升了约14倍，与纯Deim-UiO-66固体材料相比，Im-UiO-PL也表现出良好的CO2存储性能。传统固态MOFs材料可在高压CO2气氛下吸附CO2至饱和，但在释放气压至一个大气压时，所吸附的CO2会被大量释放，最终只能存储少量的CO2；相比之下，Im-UiO-PL在一大气压下存储的CO2则是其35倍，并在加热条件下可释放作为CO2源利用，进而进行催化转化为高附加值化学品如环碳酸酯。
        该工作采用离子交换策略制备液态MOFs材料，因阳离子框架材料以及可交换的阴离子种类的多样性，该策略可以作为具有一定普适性的方法制备功能化的多孔液体。同时，该工作将多孔液体MOF应用于催化，拓展了多孔液体材料的应用。
这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上，文章第一作者为邹玉煌博士和黄远标研究员。
         论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202107156


           文章来源：福建物构所
       曹荣，男，1966年8月生于福建长汀。现为中国科学院福建物质结构研究所所长、研究员、博士生导师、学术委员会副主任、学位评定委员会副主任；结构化学国家重点实验室学术委员会委员；《中国化学》、《无机化学学报》、《结构化学》编委，1986年毕业于中国科学技术大学近代化学系，1989年获中国科学院福建物质结构研究所硕士学位，1993年获中国科学院福建物质结构研究所博士学位后分配在物构所工作，1994年7月晋升为副研究员，1998年2月晋升为研究员、11月获博士生导师资格，曾在香港理工大学应用生物及化学科技系做博士后、日本名古屋大学物质科学国际研究中心做日本学术振兴会（JSPS）特别研究员。2002入选中国科学院福建物质结构研究所“百人计划”，2003年获国家杰出青年基金，2004年获政府特殊津贴，2006年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。曾获中国青年科技奖（2006年）、中国化学会青年化学奖（1998年）、福建省青年科技奖（1998年）、运盛（福建）青年科技奖（2003年），作为主要完成者获国家自然科学奖二等奖一次（2002年，排名第三），中国科学院自然科学奖一等奖一次（2001年，排名第三）、二等奖一次（2000年，排名第二），发表SCI论文170多篇，论文被他人引用超过1600次。主要研究领域为无机-有机杂化材料及超分子化学、纳米分子材料、有机-无机复合膜及介孔材料等。承担了国家973计划、国家杰出青年基金、中科院“百人计划”、国家自然科学基金重大项目、重点项目、面上项目、青年项目、省自然科学基金重点项目、中国科学院重要方向性项目等多项研究课题。
       黄远标，博士，中国科学院福建物质结构研究所研究员。2009年博士毕业于复旦大学。同年加入中科院福建物构所，任助理研究员；2011年12月被评为副研究员，2014年-2015年在日本产业技术综合研究所开展JSPS 研究，2017年被评为研究员。现为中科院福建物构所硕士生导师，中科院“青年创新促进会”入选者，中科院海西研究院“春苗”人才获得者。主持三项国家自然科学基金，重点参与一项973计划。目前主要从事多孔催化材料的研究，在国际专业期刊J. Am, Chem. Soc; Chem. Sci.; Chem. Soc. Rev.; J. Catal.、 JMCA、等发表50余篇SCI论文（其中第一或通讯作者论文22篇），被引用1100余次，H因子为21。