多孔铝基对苯四甲酸金属有机框架MIL-120中罕见边共享八面体无限链的构筑：合成、结构与气体吸附性能

首页 > 行业动态 > 多孔铝基对苯四甲酸金属有机框架MIL-120中罕见边共享八面体无限链的构筑：合成、结构与气体吸附性能

摘要：
作者水热合成新型铝-对苯四甲酸MOF MIL-120 (Al₄(OH)₈[C₁₀O₈H₂]·4.8-5H₂O)。单晶同步辐射微衍射揭示其含沿[102]方向的边共享AlO₂(OH)₄八面体之字形链，链间由对苯四甲酸连接形成5.4×4.7 Å一维孔道。BET表面积308 m² g⁻¹；77 K、3 MPa下吸氢1.3 wt%；303 K、1 MPa下吸CO₂ 4.8 mmol g⁻¹、CH₄ 1.8 mmol g⁻¹。

研究背景：
1) 行业问题与研究现状：铝基羧酸MOF多以角共享链构筑，孔体积有限；对苯四甲酸与Al³⁺体系仅见MIL-118，未见边共享链。
2) 本文创新：首次在Al-MOF中发现μ₂-OH边共享八面体链(cis-trans交替)；通过调pH得到新相MIL-120，展示独特之字形链与增强微孔性。

实验部分：
1) 水热合成MIL-120：Al(NO₃)₃·9H₂O (8.5 mmol)、H₄btec (2 mmol)、NaOH 4 M (13.6 mmol)、H₂O 20 mL，210 °C 24 h，得白色片状微晶。
2) 单晶XRD：ESRF ID13同步辐射(λ=0.9613 Å)微衍射，晶体2×3×10 μm，空间群C2/m，R₁=0.0818。
3) 热分析：TG显示25-110 °C失水15 %；250-340 °C失11.1 %；至560 °C总失重49 %，残渣Al₂O₃。
4) 气体吸附：N₂(77 K)、H₂(77 K, 298 K)、CH₄/CO₂(303 K)等温线；微热量仪测吸附焓。

分析测试：
1) 比表面积及孔径：N₂吸附BET 308(4) m² g⁻¹；Langmuir 432 m² g⁻¹；微孔体积0.11 cm³ g⁻¹；孔径5.4×4.7 Å。
2) 27Al MAS NMR：两共振(0.2 ppm, CQ=8.07 MHz; 8.4 ppm, CQ=4.77 MHz)，对应两种Al位。
3) ¹H/¹³C MAS NMR：确认μ₂-OH、H₂O、btec质子及羧酸碳信号，验证化学计量Al₄(OH)₈[btec]·~5H₂O。
4) 吸附焓：N₂ –20 kJ mol⁻¹；H₂ –8 → –5 kJ mol⁻¹；CH₄ –27 kJ mol⁻¹；CO₂ –37 → –38 kJ mol⁻¹，表明微孔限域增强相互作用。

总结：
1) 结果：获得具有边共享Al链的新MOF MIL-120，具稳定微孔结构。
2) 创新：首次揭示铝羧酸MOF中边共享八面体链新模式。
3) 意义：为设计高比表面积Al-MOF及气体存储分离提供新思路。

Occurrence of Uncommon Infinite Chains Consisting of Edge-Sharing Octahedra in a Porous Metal–Organic Framework-Type Aluminum Pyromellitate Al₄(OH)₈[C₁₀O₈H₂] (MIL-120): Synthesis, Structure, and Gas Sorption Properties.
文章作者：Christophe Volkringer, Thierry Loiseau, Mohamed Haouas, Francis Taulelle, Dmitry Popov, Manfred Burghammer, Christian Riekel, Claudia Zlotea, Fermin Cuevas, Michel Latroche, Delphine Phanon, Christina Knöfel, Philip L. Llewellyn, Gérard Férey.
DOI: 10.1021/cm9023106.
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cm9023106

本文为科研用户原创分享用于学术宣传交流，具体内容请查阅上述论文，如有错误、侵权等请联系修改、删除。未经允许第三方不得复制转载。