目前人们对发展具有较高气体存储、气体分离性能的新颖吸附材料非常感兴趣。Zr-双羧基MOF虽然展示了多种多样的拓扑结构,但是该材料结构所使用的有机连接基团通常具有刚性结构,仅能够表现出一种结构。有鉴于此,陕西师范大学白俊峰、薛东旭等报道通过半刚性三羧酸有机连接分子H3TATAB合成分离Zr基spe-MOF。
首次通过修饰负电性氮的半刚性三羧酸配体H3TATAB通过“配体构象诱导”构建了稳定性较高的spe-MOF,在srl-MOF中发现在不同程度的脱质子情况中得到两种不同的对称结构MOF,因此生成新型(3,9)-c网状结构。随后,作者通过进一步调控反应条件,将H3TATAB中实现完全脱质子,构建了(3,3,12,12,)-c spe-MOF。此外,作者发现这种spe-MOF结构能够形成介孔(3,6)-c spn网状结构、微孔三元(3,6,12)-c epw结构,从而沿着多级微孔结构生成复杂的四级立体结构。
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作者通过单晶XRD表征,揭示TATAB配体中的氢得以完全脱除,能够在spe-MOF中表现两种构象,通过常见的Oh和罕见的S6对称结构Zr6单元生成未曾预料的结构(3, 3, 12, 12)-C结构。尤其是,作者发现spe-MOF材料展示了结构复杂性,多级孔道结构,开放的金属活性位点,孔道表面上含有丰富的负电子官能团,因此表现了更高的甲烷存储性能, 同时能高效分离MTO反应中的丙烯/乙烯混合产物。
参考文献
Han Fang, Bin Zheng, Zong-Hui Zhang, Hong-Xin Li, Dong-Xu Xue,* Junfeng Bai,* Ligand-Conformer-Induced Formation of Zirconium-Organic Framework for Methane Storage and MTO Product Separation, Angew. Chem. Int. Ed. 2021
DOI: 10.1002/anie.202103525
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202103525