【科学前沿】材料学院池小东课题组在非多孔自适应晶体领域取得新进展

来源:学术办 浏览次数: 发布时间:2022-01-05 编辑:祝一超

新闻网讯 2021年12月28日,《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)在线发表了材料学院池小东教授与美国德州大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授合作研究的成果“基于联吡啶的非多孔自适应有机笼在可逆碘捕获中应用”( Reversible Iodine Capture by Nonporous Adaptive Crystals of a Bipyridine Cage,J. Am. Chem. Soc.2021, DOI: 10.1021/jacs.1c11731)。


此研究工作报道了一种可易于规模制备,热稳定性好的非多孔自适应有机笼材料。通过在笼中引入碘吸附位点,该材料展现出了高容量碘吸附性能,并实现了对碘催化的酰胺化反应的可控调节,进一步推动其实际应用。



核能作为一种非温室能源,具有极大的应用前景。但核废料中的放射性物质(诸如碘)会污染环境,对生态安全和人类健康造成严重威胁。放射性碘(129I和131I)具有长半衰期,高毒性以及难以自然分解等特点,如何处理环境中的放射性碘,引起了人们广泛关注。因此开发与发展高效且经济的碘吸附材料,对环境中放射性的污染应急处置具有重要意义。



基于有机笼的非多孔自适应晶体(Nonporous Adaptive Crystals,英文简称为“NACs”,中文简称为“纳客”)是一种新颖的吸附和分离材料。与传统的金属有机框架、共价有机框架等多孔材料相比,非多孔自适应晶体材料具有易于规模制备,热稳定性好,溶液加工性好,重复利用性高等优点,近年来对科学研究产生了重要影响,并在化工行业表现出潜在的应用价值。近日,池小东教授课题组在前期非多孔自适应晶体材料研究基础上(J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 18849–18853),与美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授课题组合作报道了一种新的基于联吡啶的非多孔自适应有机笼材料 (BPy-Cage),该材料能够实现对有机相以及水相中碘的高效捕获,并且对碘的最高吸附量达到了3.23 g/g,其饱和吸附量是柱芳烃NAC的20倍,CC3有机多孔笼的5倍。将碘吸附后的有机笼材料以固体形式浸入DMF后,可以实现碘的快速释放。 通过对碘的控制释放,能够进一步实现对一些碘催化的酰胺化反应的可控调节。此外,该材料也显示出了较好的循环吸附性能。该研究有望为设计制备具有高效吸附及长久存储放射性碘污染物材料提供新的思路。


我校材料学院、材料成形与模具技术国家重点实验室为该项研究的第一完成单位及第一通讯单位。材料学院博士生罗丹为论文第一作者,材料学院池小东教授、美国德州大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授为论文共同通讯作者,该研究得到国家自然科学基金、中央高校基本科研专项资金等资金的资助。


池小东教授主要从事新型大环主体分子的设计、合成及超分子自组装、晶态有机非多孔/多孔材料(NACs、MOFs、COFs、SOFs)、超分子聚合物材料等领域的研究。


文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11731