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青年教师应玉龙副教授和王晟教授团队在前期铋基金属有机骨架形貌调控研究的基础上,提出了一种新的策略:利用表面活性剂为结构诱导剂,在水相条件下伴随超声辐照构建具有复杂拓扑结构的铋基金属有机骨架CAU-17。该成果发表在国际高水平期刊《Small》。博彩网站推荐
硕士研究生杨皓为为第一作者,博彩网站推荐
应玉龙副教授、王晟教授和布拉格化工大学Zdenek Sofer为通讯作者,我校为第一通讯单位。
近年来,通过金属节点和有机配体之间的配位键所构筑的金属有机骨架(MOFs)作为一种新兴的结晶多孔材料,由于其结构、功能和孔径的可调性,在气体储存、催化和药物释放方面具有潜在的应用。然而,用于生态友好和快速简单的MOF合成条件在实验室中的研究很少。通常,MOF合成涉及金属盐和配体在有机溶剂(例如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇)中持续较长时间高温高压的溶剂热反应。在这些过程中,常用的有害和有毒的有机溶剂不仅增加了合成成本限制了工业生产的可行性,并且给环境安全和人类健康带来了风险和隐患。
基于上述问题,应玉龙团队通过使用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为结构诱导剂,基于表面活性剂的亲疏水官能团在溶液中形成各种有序的聚集体或胶束,加强了对配体的增溶效应和对配位环境中水分子参与配位程度的调控性,实现了室温下由表面活性剂介导CAU-17的快速水相合成,并且分析了中间相的晶体结构演变过程。这种合成机制和晶体结构演变过程为设计高配位结构的Bi-MOFs提供了一种简便的策略。(图1)
图1. 表面活性剂介导的水溶液中一步合成CAU-17的合成示意图和形貌结构表征
此外,基于无表面活性剂水相反应下所得到的致密相产物den-Bi,通过溶剂效应提供了另外两种合成方法(包括二次生长的晶体重构法和由二元溶剂介导的声化学法)以构建具有不同尺寸和形貌的CAU-17。随后,作者对表面活性剂CTAB在水相反应中的作用机制进行了详细的分析。
最后,基于其特殊的物理和化学特性,该Bi-MOF被用于碘蒸汽的去除和肠道选择性药物释放。(图2)
图2. CAU-17-CTAB的药物释放行为
综上,这项工作提出的方法有助于简化MOF的合成过程,实现MOF的大规模的快速绿色制备;并且说明了调制剂(包括但不限于溶剂和表面活性剂)在配位环境中调节晶体拓扑结构的重要性,为结构可控MOF晶体的合成和设计提供新的思路。
该研究成果得到了国家自然科学青年基金、浙江省自然科学基金、浙江理工大学启动资金等项目的支持。
全文链接: //doi.org/10.1002/smll.202307484
部分作者及团队介绍:
研究所主页://www.x-mol.com/groups/wang_tao1
应玉龙
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副教授 硕导
分别于2012和2017年获得浙江大学博彩网站推荐
学士和工学博士学位。2018年加入布拉格化工大学先进功能微纳机器人中心,担任Senior Scientist。2021年3月入职博彩网站推荐-中国博彩平台排名
,开展科研与教学工作,现任副教授,主要从事微纳机器人的设计以及MOF材料在环境领域的应用。目前,本人已发表SCI论文45+篇,包括Angew. Chem. Int. Ed.,ACS Nano,Small,AFM,Nature Communication等,另有ESI高被引论文3篇,参与RSC著作1本,授权国家专利1个,相关研究工作曾得到BBC等媒体报导,现主持浙江省自然科学基金探索项目1项,国家自然科学青年基金1项,总引用次数5000+,H-index 31 (Google Scholar)。
王晟
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教授 博导
2010年度浙江省杰出青年科学基金获得者,中国感光学会光催化专业委员会(二级学会)副主任,国家教育部专家库成员。英国皇家化学会(RSC),美国化学会(ACS)等国外TOP期刊特约审稿人。浙江省中青年学科带头人,浙江省“151”人才培养对象,杭州市“131”第一层次人才,湖州南太湖特聘专家,安吉县特聘专家等。研制了具有中空型核-壳结构的二氧化硅包覆二氧化钛粒子,解决了国际难点光催化剂腐蚀有机基材的问题,并将该成果推向产业化。国际首次完成大型河道污染治理(2014年浙江童王河光催化水生态修复治理),获得浙江省科技厅高度评价。曾主持国家自然科学基金项目3项,主持浙江省杰出青年科学基金项目、浙江省自然科学基金重点及面上项目,浙江省公益性研究项目、浙江省重点创新团队子项目,钱江人才计划等10余项、横向项目数十项,项目成果总产值超过上千万元。曾获“十一五”浙江省自然科学基金优秀项目和优秀论文、浙江省科学技术一等奖、中国纺织工业协会科技进步一等奖、浙江省环境保护科学技术三等奖等。
杨皓为
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2021级硕士研究生,研究课题为铋基金属有机骨架的绿色水相合成。作为团队成员参加“建行杯”第八届浙江省国际“互联网+”大学生创新创业大赛获得省赛二等奖。