海洋科学学术讲座预告第287-289期：功能导向的共价有机框架材料的定向合成

报告内容简介：

        作为近几年才兴起的一种新型材料，晶态多孔有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）在材料、能源、信息和环境等科学领域有着广泛的应用前景。近年来，我们设计合成了两种具有良好的催化活性三维微孔碱性功能化的BF-COFs。我们发现酰亚胺化反应也可用于合成具有非-或多重穿插结构的三维多孔结晶PI-COFs。我们也首次使用两种类型的共价键合成了具有双功能催化特性的三维DL-COFs材料。我们还合成了三维离子型的3D-ionic-COFs，并探索了它们在选择性离子交换上的应用。通过后合成修饰的方法，我们制备了具有选择性吸附金属离子能力的三维羧酸功能化的3D-COOH-COF。我们首次通过常温常压离子热的方法合成一系列三维共价有机框架材料。这种合成方法具有反应时间短、能耗低、无挥发性有机物污染、无添加剂、操作简单等优点。另外，我们通过设计Salphen功能基元成功获得了三维多孔晶态的COF。最近，我们通过不断调节反应的条件，成功开发了一类具有不同孔径的聚芳醚COF晶态材料（PAE-COFs）。需要指出的是，PAE-COFs在非常苛刻的环境中处理后依然能够保持其结构的完整性。

报告内容简介：

        电子束敏感材料的高分辨电子显微（TEM）成像是透射电子显微学的一个重要问题。2019年我们开发了一套用于电子束敏感晶体高分辨电子显微拍摄的拍摄方法，可以有效地完成晶体取向自动调整和晶体漂移矫正，实现纳米尺寸晶体内部、晶体表面以及缺陷结构的直观表征。聚焦离子束（FIB）显微镜是从大尺寸试样中定点提取制备TEM样品的最重要技术手段，然而因离子束的损伤严重无法用于MOF等含有机组分的试样。在我们的研究中发现，Cryo-FIB在低温条件下进行Cryo-FIB实验会极大地减少对样品的损伤。通过结合Cryo-FIB和低剂量TEM成像技术，我们进一步实现了块状样品从加工制备到原子分辨率成像（约为0.14nm）的方法探索，实现了对电子束敏感晶体材料从晶体结构到界面微区结构的原子分辨率解析。

报告内容简介：

        分子筛是一类具有规则微孔孔道结构的晶体材料，被广泛应用于石油和精细化工的催化过程。其小于2纳米的微孔孔道存在着扩散限制严重阻碍了有机反应分子的传输及催化转化，大大降低了分子筛材料的催化性能。生命体系物质的高效传输、扩散和转化的系统，决定了生命体系的效率，实现了生命体高效的功能，是典型的高效等级扩散转化系统。构建高效等级扩散体系进而调控催化反应过程是实现分子筛高效催化的科学策略。等级孔材料是指在同一主体材料中具有两种或者两种以上孔道，且孔道结构具有层次性、规则性及贯通性的特征的一类多级孔材料。分子筛晶体内构筑跨尺度贯通等级孔结构，发展等级孔分子筛单晶材料，将有效解决微孔分子筛的扩散限制难题。然而，这类分子筛的设计合成及催化应用仍然存在巨大的挑战。围绕这一挑战，近年来我们发展了半固相转晶和等级孔限域晶化等一系列策略，开发了等级孔分子筛纳米晶聚集体，并成功构筑了分子筛晶体内的跨尺度贯通高效等级扩散结构，获得系列等级孔分子筛单晶催化材料，实现了等级孔道结构的可控调节，深入研究了等级孔结构对扩散性能的促进机制以及与其催化性能的构效关系，并在高效等级孔扩散体系的设计依据方面开展了探索性的研究。该系列等级孔分子筛单晶在气相及液相反应体系中均表现出优异的催化性能，在此基础上有望拓展等级孔分子筛单晶反应器。