【介孔MOF材料】：具有可调的介孔核-壳结构的三重多孔层级模式的金属-有机框架材料，

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摘要
本文报道了一种使用双嵌块共聚物PEO-b-PCL和F127作为软模板,合成具有可调节双介孔和核壳结构的层状Ce基MOF的共模板策略。所得MOF具有高比表面积和两组统一的孔径约为9.5 nm和24 nm的介孔,分别来源于F127和PEO-b-PCL。通过调节两种模板的添加量比例和改变合成体系的极性,可以简单地调控壳层的厚度。这种简便的共模板组装方法有望为探索设计具有复杂多模介孔结构的MOF打开新的机遇,用于各种应用。

研究背景:
(1)目前合成具有定义多模介孔结构的MOF仍然充满挑战。
(2)已有一些策略开发出来扩大MOF固有孔的大小,构建层次结构,如使用软模板合成方法。但大多数报道的产物仅限于单一介孔或大孔结构。
(3)相比单一介孔结构,双模介孔MOF会带来新的理化性质,如增加反应物的活性位点,在相互独立的介孔空间实现反应的时空控制。
(3)本文作者在他人工作的基础上,采用两种PEO基嵌段共聚物作为双模板,实现了精确调控双模介孔MOF的构建。

实验部分:
(1)采用PEO-b-PCL和F127作为双软模板,通过共模板化组装过程合成双介孔Ce基MOF。
(2)考察了模板添加量比例和丙酮用量对产物结构的影响。
(3)表征结果显示,所得MOF具有可调节的核壳结构,内核部分为较大的介孔,外壳部分为笼状较小介孔。介孔大小和产物结构可以通过改变模板用量和溶剂极性进行系统调控。

分析表征:
(1)FESEM和TEM表明产物为核壳结构,内核为大介孔,外壳为小介孔。
(2)XRD证实了样品的MOF结构。
(3)Raman和XPS表征了金属簇和有机连接体的组成。
(4)氮气吸脱附表明存在两组狭窄分布的介孔,孔径中心分别为9.5 nm和24 nm。
(5)BJH模型计算的孔径分布一致于TEM结果。

结论:
本文通过双软模板合成方法,成功合成出一类新型的三模层次Ce基MOF,兼具内在的微孔和两个不同大小的介孔。该材料表面积高,孔径分布窄,核壳结构及介孔大小可以通过模板用量比例和溶剂极性进行简单调控。这种方法为构建功能性和结构复杂的层次多孔MOF打开了新的途径。

建议与展望:
(1)未来可考察该材料在一些领域的应用,如催化、分离、吸附等。
(2)可尝试将该合成策略推广到其他金属和有机连接体上,探索不同MOF的核壳结构和多模介孔。
(3)加深对模板协同调控MOF生长机理的理解。

Trimodal Hierarchical Porous Metal–Organic Frameworks with Tunable Mesoporous Core–Shell Architectures
文章作者：Ke Li, Jian Yang, Chunzhong Li, and Jinlou Gu
DOI：10.1021/acsmaterialslett.3c01236
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.3c01236