科技简报
2018年

【本期要目

Science:我校研制出世界首个有序大孔-微孔MOF单晶材料

农业科学成为我校第4ESI千分之一学科


Science:我校研制出世界首个有序大孔-微孔MOF单晶材料

112日,国际顶级学术期刊Science杂志在线发表了我校作为第一单位的研究论文“Ordered Macro-Microporous Metal-Organic Framework Single Crystals”(有序大孔-微孔金属有机骨架单晶)。其中,我校沈葵副研究员是论文第一作者,我校李映伟教授与美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林教授为论文的共同通讯作者。这也是我校首次以第一单位在Science主刊上发表论文。

说起多孔材料我们很多人都会想到珊瑚、海绵、酒瓶软木塞等,如果能改变多孔材料的孔径、排列方式等结构,他们将具有广阔的应用空间。但是,制备出高度有序、大孔、单晶的稳定多孔材料,对当今科学界来说仍是一个巨大挑战。

金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)就是一类新型的多孔材料。它因其独特的物理化学性质,在气体吸附/分离、传感、催化等领域显示出巨大的应用潜力。然而,尽管MOFs材料的种类众多,但目前已报道的绝大部分MOFs材料的孔径或窗口直径却集中在微孔范围内(小于2 纳米),因此极大地限制了其在有大尺寸化合物参与的许多应用。

近年来,科学家们发展了一些有效的合成策略,成功制备出介孔或大孔MOFs材料,但是这些介/大孔多为无序结构,或因其多晶结构而易于坍塌。而此论文的科研工作者们创新地采用“双溶剂”法研制出世界第一个有序大孔-微孔MOF单晶材料,有效解决了这些难题。

沈葵副研究员、李映伟教授及其团队经过精心设计,首次提出了一种以聚苯乙烯小球(PS)三维结构为模板的合成策略,以甲醇-氨水为双溶剂,通过“硬模板剂的制备-在大孔内填充MOF前驱体-MOF的可控晶化-去除模板剂”的制备路线,研制出世界第一个有序大/微孔MOF单晶材料。该方法具有较好的通用性,通过简单变换PS模板的尺寸,就可以系统调变有序大孔的直径(190-470 纳米)。同时,将该有序大/微孔ZIF-8单晶应用于苯甲醛和乙二腈的Knoevenagel缩合反应,发现其催化活性是常规微孔ZIF-84倍以上,而且随着反应物分子尺寸的增大,其活性提升倍数增高。另外材料还具有良好的稳定性,在重复利用7次以后,仍然能够保持87%以上的初始活性。Science杂志审稿人评价该工作为“展现了一条优雅的合成策略”“描绘了美丽的化学”。

该研究成果使得多孔材料的应用成功延伸到有序大孔单晶领域。由于其具备高度有序而且可以调变的大孔、稳定的单晶结构,这类大孔MOFs单晶材料将有可能在涉及大尺寸化合物的许多领域,如大分子化学物质的吸附/分离和催化转化(例如吸附废水中的大分子污染物,催化生物炼制等)、生物大分子(例如大分子药物,活性蛋白,疫苗,基因等)的装载与控释递送等方面获得广泛的应用。比如用这种材料制作成药物胶囊,可以容纳更多的药物大分子,同时实现缓慢释放,从而实现更持久的药效。

据了解,本项成果由我校李映伟教授团队、美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林教授、沙特阿卜杜拉国王科技大学韩宇教授和西班牙科尔多瓦大学Rafael Luque教授合作完成。(科技处编辑)

附:沈葵副研究员、李映伟教授简介

沈葵2010 年以来一直从事金属有机骨架(MOFs)及其衍生的碳基纳米材料、分子筛等多孔材料的制备和催化应用方面的研究工作,目前已经以第一/通讯作者在Science, JACS, ACS Catal., CES, JMCA,ChemsusChem等国际顶级或权威学术期刊上发表论文18篇,申请中国发明专利7件(授权2件)。入选2017年广州市科技新星。

李映伟,国家优青,教育部新世纪优秀人才,广东百千万工程领军人才,ACS Catalysis等期刊编委。主要从事新型MOFs材料的合成和催化性能方面的应用基础研究。在Science, Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed. 等期刊发表SCI论文100余篇。获广东省自然科学一等奖(排名第1)。


农业科学成为校第4ESI千分之一学科

112日,科睿唯安(Clarivate Analytics, 原汤森路透)发布了最新基本科学指标数据库ESIEssential Science Indicators),数据显示,我校农业科学进入ESI全球前千分之一,成为学校第4个进入ESI全球前千分之一的学科。这一数量在全国高校中居第5位,在华南地区居首位。

我校农业科学在过去十年被ESI系统收入论文1331篇,累计被引用15977次,全球排名第78位。此外,在2017年的9月份,学校农学也入围“双一流”学科建设名单。

2015年工程学首次进入ESI全球排名前千分之一以来,我校材料科学、化学、农业科学排名快速攀升,相继进入前千分之一行列,另有计算机科学、环境科学与生态学、临床医学3个学科进入前百分之一排名,总数达到9个,表明学校国际声誉和影响力不断提升,学校以工见长、理工结合的学科特色得到进一步彰显。

近年来,学校始终坚持以加快学术发展、提升学术水平为主线,以全面推进国家“双一流”、广东省“双高”建设为重点,以扎实推进广州国际校区、附属医院建设为抓手,不断深化内涵发展,努力强化学校特色,不断凸显学科建设龙头地位,全面带动了科学研究、队伍建设、人才培养、国际交流与合作的持续性发展,学校综合实力和整体办学水平实现新的飞跃。

在学校创建世界一流大学和一流学科目标的指引下,各相关学院紧密围绕国际学术前沿和国家重大需求,主动调整凝练学科方向,大力促进学科交叉融合,积极培育新的学科增长点。通过引育并举,汇聚了一批国际顶尖人才领军的高水平师资队伍,在国际知名期刊上发表高水平论文的数量不断增加,促使优势学科学术水平和国际影响力不断提升,有力助推学校进入ESI前千分之一和前百分之一学科数量不断增加。(科技处编辑)


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