新型柔性金属有机框架材料的构筑及其动态行为与性能调控
批准号:
21531005
项目类别:
重点项目
资助金额:
350.0 万元
负责人:
卜显和
依托单位:
学科分类:
合成化学
结题年份:
2020
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵小军、孙宏伟、胡同亮、陈兰、常泽、许健、宋伟朝、刘忠义、陈强
中文摘要
近年来,金属有机框架(MOFs)材料已成为化学与材料科学等交叉研究领域的前沿与热点之一,但过去的研究主要集中在刚性MOFs材料方面,对柔性MOFs的研究则相对较少,这方面研究还存在很多重要的科学问题亟待解决,如:功能导向的柔性MOFs材料的构筑问题;柔性框架材料的动态结构及其动态行为的表征问题;以及此类材料的性能与其动态结构之间的关系问题等等。本项目将围绕这些重要科学问题,以高效物质存储与动态分离等功能为导向,从柔性MOFs的合理设计与构筑出发,研究此类柔性框架材料的构筑规律,建立和完善此类柔性材料动态结构与行为的表征方法,探讨柔性框架材料动态行为的机理,揭示此类材料产生特殊性能的原因,总结其中的规律性,进一步探索其物质存储与分离性能,揭示结构性能关系等。在此基础上,探索此类柔性框架材料的功能优化与实用化。希望通过本项目的实施及相关科学问题的初步解决,为本领域的发展起到引领及推动作用。
英文摘要
In recent years, metal-organic frameworks (MOFs) have become one of active and frontier fields of chemistry and material science. During the past decades, the investigation in this field has primarily focused on the rigid MOFs, while the study of flexible MOFs is still rare, leaving many scientific issues to be resolved, such as the function-oriented construction of flexible MOFs; the dynamic structure of flexible frameworks as well as the characterization of their dynamic behaviors; and the intrinsic relationship between the dynamic structures and resulting properties of this class of materials. Focusing on these scientific issues and oriented by the aim of achieving effective material storage and dynamic separation, this project will proceed with the reasonable design and construction of flexible MOFs, along with the exploration of their fundamental assembly rules. Through establishing and improving the characterization methods for the dynamic structures and behaviors of such flexible MOFs, this project will then discover the mechanism of their dynamic behaviors and unravel the nature of the resulting unique properties as well as the implicit regularity, followed by further investigation of their material storage and separation functions to reveal the intrinsic structure-property relationship. On this basis, this project eventually aims to explore the functional optimization and practicalization of this class of flexible MOF materials. Finally, we hope to promote and lead the development of this field through the execution of this project together with the resolvement of related scientific problems.
金属-有机框架(MOFs)因基于配位键的无机-有机杂化组成和长程有序晶态特性而展现出独特性质,是近年来化学、材料领域研究的重点。在众多的MOF研究方向中,柔性MOF的研究是备受关注同时具有挑战性的方向之一,其刺激响应结构和可变的物理、化学性质使其在识别检测、存储分离等方面展现出独特的优势,具有良好的应用前景。因此,深入开展柔性MOF研究具有重要的科学意义。.在本项目的研究中,我们针对柔性MOFs材料的定向构筑和动态行为调控问题,在材料设计与构筑、结构表征和动态行为研究、动态行为相关性质研究、结构性能调控和结构性能关系研究等方面开展了深入系统的研究工作。通过本项目的研究,我们提出了通过MOF中超分子作用构筑动态MOF的新策略,构筑了系列具有独特结构柔性和动态行为的MOF材料,发展了相应的柔性结构和动态行为调控方法;针对柔性MOF的表征和动态行为研究问题,自主搭建了原位环境粉末衍射(XRD)测试系统,实现了直接而高效的柔性MOF识别及动态行为表征;基于所获得的MOF的柔性结构和动态行为特性研究了相关材料在识别检测、吸附分离等方面的性质,并阐明了结构柔性与动态行为与MOF性质间的联系。.项目成果在JACS, Angew. Chem., Adv. Mater.等期刊发表论文141篇(IF>10论文22篇),申请专利21项,7项已授权。研究成果被国际同行在Science, Nat. Commun.等顶尖期刊引用评述,部分成果获2018年度天津市自然科学特等奖。项目工作同时促进了研究团队的国际交流与合作,提升了团队的研究实力,培养了一批博士后、研究生等专业人才。总体上,项目成果为功能导向的柔性MOFs材料的设计、定向构筑及性能调控等问题的解决提供了科学依据,对推动相关领域的发展具有重要作用,实现了项目预期的研究目标。
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Synthesis of MOF-derived nanostructures and their applications as anodes in lithium and sodium ion batteries
MOF衍生纳米结构的合成及其作为锂和钠离子电池阳极的应用
DOI:
10.1016/j.ccr.2019.02.029
发表时间:
2019-06
期刊:
Coordination Chemistry Reviews
影响因子:
20.6
作者:
[Zhong Ming, Kong Lingjun, Li Na, Liu Ying Ying, Zhu Jian, Bu Xian He]
通讯作者:
Bu Xian He
Impact of the flexibility of pillar linkers on the structure and CO2 adsorption property of "pillar-layered" MOFs
柱连接体的柔性对“柱层状”MOF结构和CO2吸附性能的影响
DOI:
10.1016/j.cclet.2016.06.006
发表时间:
2017
期刊:
Chinese Chemical Letters
影响因子:
9.1
作者:
[Xu Yue-Ling, Gao Qiang, Zhao Meng, Zhang Huan-Jun, Zhang Ying-Hui, Chang Ze]
通讯作者:
Chang Ze
Guest-induced SC-SC transformation within the first K/Cd heterodimetallic triazole complex: a luminescent sensor for high-explosives and cyano molecules
第一个 K/Cd 异二金属三唑配合物中客体诱导的 SC-SC 转化:用于高炸药和氰基分子的发光传感器
DOI:
10.1039/c6cc09566f
发表时间:
2017
期刊:
Chemical Communications
影响因子:
4.9
作者:
[Wang Ying, Jia Wei, Chen Ran, Zhao Xiao-Jun, Wang Zhong-Liang]
通讯作者:
Wang Zhong-Liang
A water-stable lanthanide-coordination polymer with free Lewis site for fluorescent sensing of Fe3
一种具有游离路易斯位点的水稳定性镧系配位聚合物,用于 Fe3 的荧光传感
DOI:
10.1016/j.cclet.2018.06.014
发表时间:
2019
期刊:
Chinese Chemical Letters
影响因子:
9.1
作者:
[Wang Wenhe, Gao Qiang, Li Xiaoyu, Wang Jianhong, Wang Chaopeng, Zhang Yinghui, Bu Xianhe]
通讯作者:
Bu Xianhe
Enhanced Gas Uptake in a Microporous Metal-Organic Framework via a Sorbate Induced-Fit Mechanism.
通过山梨酸盐诱导配合机制增强微孔金属有机框架中的气体吸收
DOI:
10.1021/jacs.9b07807
发表时间:
2019-11-06
期刊:
Journal of the American Chemical Society
影响因子:
15
作者:
[Yu MH, Space B, Franz D, Zhou W, He C, Li L, Krishna R, Chang Z, Li W, Hu TL, Bu XH]
通讯作者:
Bu XH
共 87 条
战略研究类:框架化学的基础及应用研究
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批准号:--
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:15万元
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批准年份:2022
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负责人:卜显和
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依托单位:
新型分子基多铁材料的构筑与磁电调控
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批准号:--
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项目类别:重点项目
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资助金额:303万元
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批准年份:2020
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负责人:卜显和
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依托单位:
手性配位空间的构筑及性能研究
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批准号:91856124
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:75.0万元
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批准年份:2018
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负责人:卜显和
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依托单位:
基于功能基元的晶态超分子材料的构筑与性能研究
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批准号:91622111
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2016
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负责人:卜显和
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依托单位:
第六届全国物理无机化学学术会议
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批准号:21241402
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:4.0万元
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批准年份:2012
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负责人:卜显和
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依托单位:
多功能分子基材料的构筑与结构性能调控
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批准号:21031002
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项目类别:重点项目
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资助金额:250.0万元
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批准年份:2010
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负责人:卜显和
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依托单位:
新型多功能配位高分子材料的构筑与性能研究
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批准号:51073079
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2010
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负责人:卜显和
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依托单位:
改变配体的非配位基团调控配位聚合物的结构与性能
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批准号:20773068
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2007
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负责人:卜显和
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依托单位:
新型金属-有机配位高分子多孔材料构筑、吸附分离及光电性能研究
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批准号:50673043
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2006
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负责人:卜显和
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依托单位:
新型手性分子聚集体构筑、结构及理化性能研究
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批准号:20373028
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项目类别:面上项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2003
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负责人:卜显和
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依托单位:
以核酸等为模板的新型多功能高级有序结构的创造
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批准号:29971019
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项目类别:面上项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:1999
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负责人:卜显和
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依托单位:
具有抗艾滋病病毒等药物功能的新型大环化合物研究
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批准号:29771022
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项目类别:面上项目
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资助金额:11.0万元
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批准年份:1997
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负责人:卜显和
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依托单位:
具有催化和生物活性的新型功能性大环化合物研究
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批准号:29301003
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:6.0万元
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批准年份:1993
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负责人:卜显和
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依托单位:
国内基金
海外基金