响应外部刺激的多孔配位聚合物动态通道 | 上海楷树化学科技有限公司

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响应外部刺激的多孔配位聚合物动态通道

摘要：
合成了由对苯二甲酸铜与4,4'-联吡啶反应生成的互穿型三维多孔配位聚合物，其具有动态结构，可响应压力等外部刺激改变孔结构。该材料展现出独特的吸附行为，甲烷、甲醇等吸附时存在滞后环，为新型智能吸附材料提供了研究基础。

研究背景：
1. 行业问题和研究现状：传统多孔材料功能单一，第三代动态响应型配位聚合物研究刚起步，缺乏对压力响应的系统探究。
2. 本文创新：聚焦互穿型配位聚合物的动态特性，深入研究其孔结构随压力的变化机制，揭示了客体诱导的相转变吸附行为。

实验部分：
1. 配位聚合物合成：将硫酸铜五水合物甲醇溶液与对苯二甲酸、甲酸的甲醇溶液混合，313K静置数日，加入4,4'-联吡啶反应后，收集黄绿色沉淀并真空干燥，得到产物{Cu(p-OOC-C₆H₄-COO)·1/2(4,4-bipy)}ₙ。
2. 吸附性能测试：用ASAP 2000M测定77K下N₂吸附等温线，Cahn-2000微量天平测定298K下甲烷吸附（最高3.5MPa），Belsorp 18测定298K下甲醇吸附等温线。
3. 结构表征：采用Rigaku RINT 2400进行XRPD测试，结合Cerius2软件模拟晶体结构。

分析测试：
1. X射线粉末衍射（XRPD）：干燥样品特征峰间距d=6.53Å（面间距3.33Å），甲醇吸附后增至d=7.05Å（面间距3.85Å），证实孔结构可调控。
2. N₂吸附测试：BET比表面积700m²/g，微孔体积0.261cm³/g，有效孔径5.4Å，存在均匀小孔。
3. 甲烷吸附测试：298K下吸附-脱附存在滞后环，特定压力以上吸附量骤增，循环测试性能稳定。
4. 甲醇吸附测试：最大吸附量148cm³(STP)/g，对应孔体积0.267cm³/g，吸附等温线与甲烷类似。
5. 结果揭示：材料通过4,4'-联吡啶吡啶环协同旋转改变孔尺寸，实现客体诱导相转变，展现压力响应的动态多孔特性。

总结：
1. 主要结果：成功合成互穿型配位聚合物，证实其孔结构可响应外部刺激动态变化，具有独特吸附性能。
2. 创新突破：阐明了压力诱导的孔结构调控机制，为动态多孔材料的设计提供了实验依据。
3. 潜在意义：可应用于驱动器、传感器及气体分离领域，拓展了配位聚合物的实用价值。

Dynamic channels of a porous coordination polymer responding to external stimuli
文章作者：Kenji Seki
DOI：10.1039/b110899a
文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2002/pc/b110899a

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