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十大赌博正规网址霍夫曼先进材料研究院-刘晓院博士课题组连续在《美国化学会志》与《德国应用化学》发表最新研究进展

发布:2021-10-19

近期,十大赌博正规网址霍夫曼先进材料研究院-刘晓院博士课题组在发光金属有机框架材料的制备与性质研究领域取得重要进展。成果先后于7月9日以题“Linker Engineering toward Full-Color Emission of UiO-68 Type Metal-Organic Frameworks”发表在《美国化学会志》(https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c04810),于9月17日以题“Tuning and Directing Energy Transfer in the Whole Visible Spectrum through Linker Installation in Metal-Organic Frameworks”发表在《德国应用化学》(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202110531)。

发光金属有机框架(Luminescent metal-organic frameworks, LMOFs)材料由于其可调的结构与组成,在固态发光、生物检测与成像等领域具有潜在的应用前景。然而,系统性调控LMOFs的发光性质,研究其构效关系一直是一个巨大的挑战。

为解决上述问题,基于大量的文献检索后,刘晓院博士团队设计合成了一系列基于2,1,3-苯并噻二唑及其类似物的二羧酸有机配体(如下图所示),以此实现了可见光光谱范围内,对UiO-68型LMOFs的发光性质的有效调控。为进一步解决因配体聚集导致的荧光淬灭问题,科研人员通过混合配体的方式,巧妙地降低了LMOFs材料中发光配体的聚集程度,从而显著提高了LMOFs的量子产率与荧光寿命。该研究工作为系统性地调控MOFs的发光性质提供了新的思路,相应成果发表于《美国化学会志》,主要由霍夫曼先进材料研究院科研助理吴甚杰在刘晓院博士的指导下完成,并得到了李静教授的悉心指导。

在光合作用体系中,光的吸收与能量传递是光能转化为生物能的触发步骤,对生命过程至关重要。构建仿生光吸收体系对于研究能量传递过程机理,提高人工光合作用体系的光利用效率具有指导意义。

金属有机框架(MOFs)因其可调控的结构与组成,精确、可控的晶体结构,可作为吸光体,研究能量传递过程。但现有研究思路主要集中于柱撑型MOFs(Pillar-layered MOFs)和混合配体的MOFs(Mixed-Linker MOFs)体系(如下图所示)。受限于发光配体的种类,这两种体系的能量传递往往局限于特定的光谱范围,难以实现全可见光光谱范围内的能量传递的研究。在前期工作基础上(J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 28, 10547-10552),研究人员首先制备了5种基于四齿羧酸类有机配体的发光MOFs---HIAM-400X(HIAM:Hoffmann Institute of Advanced Materials,霍夫曼先进材料研究院)。HIAM-400X系列的发光波长涵盖整个可见光波段,并且可以作为主体框架用于配体插入。

在明确HIAM-400X系列的晶体结构及配体金属位点间的距离后,选取6种发光波长覆盖整个可见光波段的二齿羧酸类化合物作为有机配体(L),用于配体插入,构建HIAM-400X-L体系。由于HIAM-400X与L具有不同的吸光、发光性质,在插入L后形成的HIAM-400X-L体系中,可实现能量传递从HIAM-400X到L或是从L到HIAM-400X的可控调节,并进一步实现了能量传递在整个可见光光谱范围内的调控。

该工作提供了一种用于研究能量传递的新策略,实现了整个可见光光谱范围内能量传递的可控调节,为具有目标导向的新型吸光材料的设计及其应用提供了新思路。因同行专家的高度认同被编辑遴选为Hot Paper。该研究工作发表于《德国应用化学》,主要由霍夫曼先进材料研究院科研助理任大铭、博士后夏海伦在刘晓院博士的指导下完成,并得到了李静教授的悉心指导。

上述工作的完成得到了学校的大力支持,同时也得到了广东省区域联合基金-青年项目与深圳市科技计划-博士启动项目的资金支持。

(霍夫曼先进材料研究院)

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