化学所在海蓝溶剂中成员集中与功效调整研讨方

日期:2019-07-06编辑作者:优德88手机版

有序组装体的结构与功能调控是具有重要理论和实际意义的研究课题。传统组装一般在水或有机溶剂中进行,超临界流体是具有许多独特性质的新型介质和功能流体。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下,中国科学院化学研究所胶体、界面与化学热力学实验室研究员张建玲等科研人员在新型介质调控有序组装研究方面取得了新进展:

有序组装体的结构与功能调控是具有重要理论和实际意义的研究课题。传统组装一般在水或有机溶剂中进行,超临界流体是具有许多独特性质的新型介质和功能流体。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下,化学所胶体、界面与化学热力学实验室的研究人员在新型介质调控有序组装研究方面取得了新进展:

超临界CO2和离子液体是具有许多特性的绿色溶剂。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下,化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室的研究人员在绿色溶剂中分子聚集与功能调控研究方面取得新进展。

提出以金属-有机框架作为乳化剂、在超临界CO2/水中形成乳液的研究思路。采用“亲水性”MOF形成水包CO2型乳液,而“亲CO2性”MOF则促进超临界CO2包水型乳液的形成,乳液液滴的微观结构可通过CO2压力和MOF组成进行调控。这种由MOF、CO2和水组成的新型乳液为MOF高级结构的组装提供了新途径。将乳液中的CO2和水在冷冻状态下去除后,制得具有大孔-介孔-微孔结构的三维网络MOF材料、空心MOF微球等。该工作被《德国应用化学》选为“Hot Paper”(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11372-11376)。

提出以金属-有机框架作为乳化剂、在超临界CO2/水中形成乳液的研究思路。采用“亲水性”MOF形成水包CO2型乳液,而“亲CO2性”MOF则促进超临界CO2包水型乳液的形成,乳液液滴的微观结构可通过CO2压力和MOF组成进行调控。这种由MOF、CO2和水组成的新型乳液为MOF高级结构的组装提供了新途径。将乳液中的CO2和水在冷冻状态下去除后,制得具有大孔-介孔-微孔结构的三维网络MOF材料、空心MOF微球等。该工作被《德国应用化学》选为“Hot Paper”(Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,11372-11376)。

传统乳液一般由有机溶剂、水和表面活性剂所形成。由于有机溶剂一般具有挥发性,其使用不可避免地造成了对环境的污染,而且增加了许多实际应用的难题。开发新型、绿色的乳液体系无疑具有重要的意义。研究人员以超临界CO2替代有机溶剂、以离子液体替代水,形成了一类新型的离子液体/超临界CO2乳液体系。这类新型乳液具有传统乳液无法比拟的优点,如:1) 乳液的形成和破坏可以通过改变压力进行反复控制;2) 可形成新型的离子液体液滴,由于离子液体结构和性质的多样性,液滴的性质可调节;3) 超临界CO2可以通过卸压方便的去除,因此不会造成对产物的污染;4) 该乳液由两种绿色溶剂所组成,对环境友好。利用这类乳液为介质制备了具有有序介孔的微孔金属有机框架纳米球。这一新颖的MOF结构在催化、气体储存与分离等方面有潜在的应用前景,其有序介孔可有效地改善传质过程。这一成果发表在近期的《德国应用化学》上(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 636-639)。

采用与超临界CO2和水同时存在较强相互作用的金属配合物作为双亲分子,在超临界CO2/水体系中自组装形成反胶束,通过改变CO2压力和水含量,可对反胶束的微观结构和性质进行调控。这种由金属配合物组装而成、超临界CO2做连续相的反胶束为光催化CO2转化提供了界面反应的新途径(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 13533-13537)。

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该课题组前期已经在超临界CO2调控表面活性剂聚集体相转变(Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 10119-10123;Langmuir, 2009, 25, 196-202; Langmuir, 2010, 26, 4581-4585; Chem. Eur. J., 2010, 16, 1296-1305)、超临界CO2和离子液体中形成新型表面活性剂聚集体结构(Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 3313-3315; Chem. Commun., 2007, 24, 2497-2499) 、超临界CO2诱导新型纳米乳液的形成及其应用(Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 3012-3015; Chem. Commun., 2009, 17, 2365-2367; Green Chem. 2010, 12, 452-457; Soft Matter, 2010,6优德88手机版,, 6200-6205)方面取得了系列性成果。

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MOF稳定超临界CO2/水乳液及MOF高级结构组装

胶体、界面与化学热力学院重点实验室

2011年1月24日

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