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南开大学“功能导向金属-有机框架的设计、合成与性质研究”项目荣获2017年度天津市自然科学一等奖
来源: 科技成果与技术市场处          ( 2018-05-07 )
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  该项目“功能导向金属-有机框架的设计、合成与性质研究”属于无机化学方向,是化学和材料科学的前沿交叉领域,是当前国际研究的热点之一。金属-有机框架是由金属离子与有机配体通过配位键形成的三维框架材料,由于结构的复杂多变、孔道尺寸可调、功能性质多样等特点,在清洁能源、工业催化、荧光传感、药物传递等领域都有重要的应用前景。本项目围绕金属-有机框架的合理设计、可控合成和性能调控的科学问题,开展了深入系统的研究。主要科学发现如下:

  1.以发光功能为导向,基于双发光中心的策略制备了混合稀土金属-有机框架荧光探针,成功实现了其对有机小分子混合物的定量检测,研究了主-客体间的相互作用对混合稀土金属-有机框架内不同组分间能量传递的影响。

  2.以磁功能为导向,率先开展以高核稀土金属簇为节点组装成金属-有机框架结构的分子磁制冷研究,获得首例多功能稀土沸石材料,其磁熵变处于目前国际报道的最大值之列,并且耐强碱,为分子磁制冷材料走向应用提供了基础。

  3.以催化功能为导向,提出了金属-有机框架与CO2分子之间的多位点相互作用机理,通过动力学与热力学手段在分子层面精确调控配位键的打开与重构,显著提高了CO2吸附量,将金属纳米颗粒包覆在金属-有机框架中,获得了将CO2高效吸收-转化一步完成的双功能可再生复合催化剂。

  该项目研究成果已在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Nature Commun.等国际著名刊物上共发表论文105篇,被SCI他引3582次。获得授权中国发明专利5项。应德国Springer出版社邀请主编第一本稀土金属-有机框架专著《Lanthanide Metal-Organic Frameworks》。项目第一完成人连续3年(2014-2016)入选爱思唯尔中国高被引学者榜单,项目主要完成人分别获得国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金和天津市青年拔尖人才计划资助。

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