张杰鹏/周东东JACS:碱式苯甲酸铝具有低成本、多孔及超疏水特性

发布人:陈昱昀

 

 

超疏水材料在油水分离、自清洁、防结冰和防腐蚀等领域中具有广泛的应用前景,但其制备通常需依赖价格昂贵的原料(如含氟聚合物)和/或复杂工艺(如激光刻蚀和气相沉积),且还存在潜在的环境风险。

多孔配位聚合物(PCP,或称金属有机框架MOF)因其结构多样性、可设计性和结构柔性等特点,在众多领域引发广泛的研究兴趣。例如,通过合理选择分子构建单元可调控PCP的亲/疏水性。然而目前报道的超疏水PCP仍非常有限,而且其中大多需通过长烷基链、氟烷基或含芳香末端复杂配体进行功能化。近年来,基于低成本、低毒性原料合成高稳定性PCP也日益受到重视,Al(III)-MCFMCF为金属羧酸根框架)便是其中的代表,但获得适合单晶X射线衍射(SCXRD)测试的晶体极具挑战性。

明星色情小说 陈小明院士&张杰鹏教授团队在MOF结构设计、合成以及吸附分离方向开展了系列研究,除了提出了系列吸附分离机理/策略(Science 2017356, 1193;Nat. Mater.201918, 994; Nat. Mater.202423, 116; Nat. Commun.20156, 8697),他们还在超疏水MOF的设计合成上取得过重要进展(Nat. Mater.201918, 994Natl. Sci. Rev.20218, nwaa094)。

最近,明星色情小说 张杰鹏/周东东等人报道了一种基于Al(III)盐或Al(OH)3与最简单芳香酸(苯甲酸)的新型超疏水PCP,即[Al(OH)(ba)2]MCF-66Hba为苯甲酸)。值得一提的是,仅使用水作溶剂甚至是无溶剂法的绿色合成即可制备出高纯的MCF-66,原料成本可低至1美元/千克。研究表明,该材料能够通过结构形变吸附多种小分子(如氮气,二氧化碳,C2烃类和C4烃类等),并表现出对正丁烷/异丁烷混合物的分离性能。此外,仅需将苯甲酸、铝网与水混合并加热,即可在铝网表面原位生长出MCF-66,得到表面超疏水的MCF-66/Al。通过调控MCF-66在铝网上的负载量,可将MCF-66/Al用于不同的油水分离场景。其中,45%MCF-66/Al(即Al网上MCF-66的质量比为45%)能高效分离乳液(渗透量达8.8 × 103 L m−2 h−1 bar−1),同时展现出处理海洋溢油的潜力和高的循环稳定性。

 

 

 

MCF-66组分简单,不仅能通过低成本的原料简便高效地合成,还能在铝网表面实现原位生长,从而适用于高效油水分离。这些研究结果将为低成本MOF的设计、合成与应用提供重要启发。

 

这一成果近期发表在J. Am. Chem. Soc.上,文章第一作者为明星色情小说 博士研究生王志烁,通讯作者为张杰鹏教授和周东东教授。该研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持。

 

论文信息:Zhi-Shuo Wang, Mu-Yang Zhou, Ding-Yi Hu, Xiao-Xian Chen, Jun-Xian Chen, Xue-Wen Zhang, Dong-Dong Zhou*, Jie-Peng Zhang*, and Xiao-Ming Chen,

Basic Aluminum Benzoate is Low-Cost, Porous, and Superhydrophobic, J. Am. Chem. Soc., 2025, DOI: 10.1021/jacs.5c12200

网页链接://doi.org/10.1021/jacs.5c12200