沸石是最重要的多孔材料之一,被广泛使用于石油化工、水处理等国民生产领域。通过控制沸石框架中的Si/Al比例,可以精细调节其吸附性能。绝大多数的沸石具有较小的孔径和极高的亲水性。由金属离子和有机配体通过配位键连接而成的晶态多孔配位聚合物具有高度有序、密度低、孔洞率高、比表面积大、易于设计和结构可调等特点,是一种具有潜在应用价值的新型材料。利用咪唑型桥联配体和四面体配位金属离子,可以模拟沸石中的氧原子和Si/Al原子,获得沸石型多孔配位聚合物(Huang XC, Lin YY, Zhang JP, Chen XM, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 1557; Zhang JP, Chen XM, Chem. Commun. 2006, 1689)。
中山大学化学与化学工程学院张杰鹏课题组利用非配位氮原子对吸附的活性作用(Lin JB, Zhang JP, Chen XM, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6654),合成了一个基于三氮唑,具有暴露在孔表面的非配位氮原子的沸石型多孔配位聚合物,其气体吸附性能比基于咪唑的同构材料提高一倍以上,对水的吸附性能则提高超过100倍,且对水的吸/脱附基本发生在中等湿度,意味着既容易吸附大量水,也容易将其完全脱附,尤其有利于低品质热源的回收或利用(如太阳能吸附制冷)。沸石等常规多孔材料虽可轻易吸附大量水,却极难脱附。参考无机材料(如沸石)的固溶体结构,他们还控制咪唑和三氮唑的掺杂比例,精细调节了材料对水吸附的突跃压力,可用于不同类型的低品质热源。
该工作发表于《先进材料》(Zhang JP, Zhu AX, Lin RB, Qi XL, Chen XM, Adv. Mater. 2011, 23, 1268),题为《Pore Surface Tailored SOD-Type Metal-Organic Zeolites》
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