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中國(guó)廣州分析測(cè)試中心成功研制一種新型仿生介孔材料
近年來(lái)，金屬-有機(jī)框架材料（MOFs）/多孔配位聚合物（PCP）因其具有結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)靈活、孔結(jié)構(gòu)可調(diào)可控以及功能多樣化的特征，在氣體吸附和分離、催化和傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用價(jià)值。然而這類材料生產(chǎn)成本較高、化學(xué)/熱穩(wěn)定性較差，且容易導(dǎo)致環(huán)境污染等問(wèn)題，因而未得到廣泛的商業(yè)化應(yīng)用。從仿生角度開發(fā)具有可降解、環(huán)境友好型的多孔生物配位聚合物，為解決上述問(wèn)題提供了一種新的途徑。
中廣測(cè)材料實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)甲基化作用引起生物分子功能突變這一特征，利用寡肽分子甲基化引起的空間立體效應(yīng)，成功地制備出了具有良好熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、較高比表面積的介孔銅-阿斯巴甜配位聚合物Cu(mDF)。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)配體的分子結(jié)構(gòu)會(huì)影響到該類金屬-肽骨架聚合物的孔結(jié)構(gòu)和界面微環(huán)境，包括表面浸潤(rùn)性、電荷種類和分布情況等?？蒲袌F(tuán)隊(duì)采用多種具有不同物化性質(zhì)的污染物分子作為吸附質(zhì)模型，探討了該吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的選擇性，吸附容量和吸附效率；并結(jié)合兩類商業(yè)化的金屬-有機(jī)框架材料MIP-Zr(202)和UiO-66，利用多孔材料的選擇性吸附差異，開發(fā)了一種有色物質(zhì)肉眼索引策略。該方法利用了三種不同吸附劑對(duì)有色物質(zhì)的選擇性吸附，且吸附劑在吸附有色物質(zhì)后顏色存在的明顯差異，可用于低濃度下的有色物質(zhì)快速鑒定；同時(shí)構(gòu)建三種材料的顏色矩陣并編碼為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，可用于相關(guān)電子檢測(cè)設(shè)備的開發(fā)。該研究通過(guò)采用這種“bottom-up”自下而上的研究策略，為新型生物分子配位聚合物的分子理論設(shè)計(jì)，以及材料功能的可控制備提供了借鑒。此外，該材料具有抗菌性，在水處理方面具有良好的發(fā)展前途。
相關(guān)研究成果（A methylation-inspired mesoporous coordination polymer for identification and removal of organic pollutants in aqueous solutions）以首頁(yè)封面（front cover）形式發(fā)表在Journal of Materials Chemistry B雜志上（J. Mater. Chem. B, 2021, 9. 638. DOI：10.1039/d0tb02389b）。上述工作得到了廣東省科學(xué)院建設(shè)國(guó)內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動(dòng)專項(xiàng)資金項(xiàng)目的支持。
圖. (a) 材料設(shè)計(jì)思路,(b)吸附選擇性差異，(c)有色物質(zhì)裸眼索引策略
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