华南理工大学等研制世界首个有序大孔-微孔MOF单晶材料

中新社广州1月12日电(记者朱汉斌、通讯员王韵韵)记者从华南理工大学获悉，首个有序大孔微孔MOF单晶材料是由该校李英伟教授团队、圣安东尼奥德克萨斯大学陈邦林教授、沙特阿卜杜拉国王科技大学韩宇教授和西班牙科尔多瓦大学拉菲尔·卢克教授共同研发的。相关的研究发表在1月12日的美国杂志《科学》上。

据悉，这是华南理工大学首次在《科学》第一单元的主要期刊上发表论文。论文题目为“有序大孔微孔有机金属骨架单晶”。华南理工大学化学与化学工程学院副研究员沈奎是本文的第一作者。华南理工大学化学与化学工程学院教授李英伟和美国圣安东尼奥德克萨斯大学教授陈邦林是本文的合著者。

说到多孔材料，我们很多人会想到珊瑚、海绵、酒瓶塞等等。如果能改变多孔材料的孔径、排列等结构，它们将有广阔的应用空间。然而，制备高度有序、大孔和单晶稳定的多孔材料仍然是当今科学界的一大挑战。

近年来，科学家们开发了一些有效的合成策略，并成功制备了介孔或大孔金属有机骨架材料。然而，这些中孔/大孔材料大多是无序结构或者由于它们的多晶结构而易于坍塌。这一次，华南理工大学等研究人员利用“双溶剂”方法，创新性地开发了世界上第一种有序大孔-微孔MOF单晶材料，有效地解决了这些问题。

经过精心设计，研究人员首次提出了以聚苯乙烯珠粒的三维结构为模板，甲醇-氨水为双溶剂的合成策略，并通过“硬模板制备-大孔填充MOF前驱体的控制结晶-模板去除”的制备路线，研制出世界上第一种有序大/微孔MOF单晶材料。《科学》杂志的评论家高度赞扬了这项工作，称其“展示了一种优雅的合成策略”和“描绘了美丽的化学”。

据了解，这种方法具有很好的通用性。通过简单地改变聚苯乙烯模板的尺寸，可以系统地调节有序大孔(190-470纳米)的直径。同时，将有序大/微孔ZIF-8单晶应用于苯甲醛和己二腈的Knoevenagel缩合反应时，发现有序大/微孔ZIF-8单晶的催化活性是常规微孔ZIF-8的4倍以上，且有序大/微孔ZIF-8单晶的活性随着反应物分子大小的增加而增加。此外，该材料还具有良好的稳定性，重复使用7次后仍能保持87%以上的初始活性。

研究结果成功地将多孔材料的应用扩展到有序大孔单晶领域。由于其高度有序、可调的大孔和稳定的单晶结构，这种大孔多孔材料将有可能在涉及大尺寸化合物的许多领域得到广泛应用，如大分子化学物质的吸附/分离和催化转化(如废水中大分子污染物的吸附、催化生物炼制等)。)，生物大分子(例如，大分子药物、活性蛋白质、疫苗、基因等)的装载和控释递送。)。