地区：上海市 宝山区
关键词：钦州学院
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000001955
成果描述：
| 课题来源与背景：含氮杂羧酸的多孔金属有机骨架材料(PMOFs)因其比其它的多孔材料有更广泛的应用前景，是最引人关注的材料，它独特的结构特性以及性质的多样性使其成为催化，光电，生物等领域研究的热点之一。国内外科学家集中研究了多酸以及中性的配位体形成PMOFs，但由于其孔隙率、化学稳定性和化学可修饰性都不高，限制了PMOFs在工业上的应用。少有文献报道新型氮杂羧酸配体PMOFs和可后修饰处理的PMOFs合成、结构和性能方面的研究，这一研究将可推动多孔材料学科的空前发展。课题组于2011年向广西教育厅申报“氮杂环羧酸类配合物的合成、结构与性质研究”课题，2011年8月获得批准，批文号为桂教科研〔2011〕14号，合同编号：201106LX535。研究目的与意义：PMOFs作为稳定的分离吸附材料极具潜力。通过设计合成系列含-NH，-NH<,2>基团的氮杂羧酸配体，通过配体的共轭性以及具有多个配位点、螯合性的结构特点组装系列PMOFs材料。对PMOFs骨架上的-NH，-NH<,2>活泼氢原子进行后合成修饰，通过取代亚氨基/氨基氢原子反应，在PMOFs中引进特定的极性功能-COOH。采用红外、元素分析、核磁共振、X-射线衍射法等对合成PMOFs材料进行表征、确定合成材料的组成和结构；比较和评价系列PMOFs的物理、化学稳定性，性能研究。总之，合成出热稳定性高，对水、酸碱高度稳定的新PMOFs，保持其骨架、孔结构在应用中稳定不变，进而开展此类PMOFs在气体存储、吸附与分离等方面的应用基础研究，具有重要的意义，在合成界，也依然是一项重大的挑战。主要论点与论据：以对甲基苯甲氰、4-氰基-4′-甲基联苯分别和水合肼在乙二醇中回流关环反应，再利用KMnO<,4>氧化其中的甲基为甲酸，经过简单的化学处理，得含-NH<,2>官能团三氮唑的2种对称羧酸配体；再采用HNO<,3>+NaNO<,2>氧化其中的-NH<,2>又获得2种新的对称羧酸配体。以上述氮杂羧酸为配体，采用水热、溶剂热、常温挥发溶剂、微波辅助合成等化学合成手段得到系列PMOFs。以上述合成的PMOFs为前驱体，在DMF溶液中，加入一定比例的氯乙酸，回流反应，合成了含有极性基团-COOH的系列新PMOFs。采用谱学方法和常用的结构表征手段分析了PMOFs的化学组成，确定了PMOFs的晶体结构。利用粉末X-射线衍射，比表面积和孔径测试，热重分析，抗水-酸-碱稳定性试验等方法，分析PMOFs的结构特点、热稳定性、化学稳定性。创见与创新：应用现代有机合成技术，合成和鉴定了系列可用于后合成修饰的有机氮杂羧酸配体及其PMOFs材料。通过对比来源于不同极性基团/后修饰的PMOFs材料的气体吸附性能，光电性质，阐述PMOFs孔道中的极性基团-NH，-NH<,2>，-COOH在CO<,2>气体的吸附和分离过程及影响光电性能起决定性作用的物理，化学机理。社会经济效益与存在的问题：从2011年至2014年，在中文核心以上刊物上发表了6篇相关研究论文，3篇论文被SCI收录，3篇论文被CA收录，论文被相关刊物引用率达到30次，研究结果引起材料化学研究人员及企业关注，对推动中国新型材料研发和进行技术革新具有促进作用。该项目研究为“北部湾石油天然气资源有效利用实验室”的申报提供了前期研究成果，使该实验室顺利被确认为广西高校重点实验室。该项目培养10名化学工程与工艺、食品科学与工程等专业的优秀本科生，为企业培养及输送了具有较高科研素质的专业技术人才。存在问题：PMOFs的合成、性质测试仍处于实验室阶段，属于应用基础研究，下一步拟与企业联合进行应用试验，以便能及时将该材料转化到工业应用。 |
