实验室殷盼超教授团队：拓扑复合策略精准调控材料受挫堆积

多孔材料中孔结构对气体吸附和分离至关重要，合理设计和调控孔结构为实现高性能的气体吸附和分离材料提供了可能。框架材料由于其高的比表面积、广泛可调节的孔隙以及易于功能化的孔表面，在气体吸附和分离方面显示出巨大的潜力。然而，由于缺乏对其微观孔结构与宏观气体传输之间的关系，限制了其进一步的应用。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室殷盼超教授课题组利用拓扑超分子复合策略，实现超分子框架中孔结构的调控，有望拓展超分子框架在气体吸附和分离领域的应用。

以铑基金属有机多面体（MOP）为基本单元，通过氢键和配位相互作用与四端含吡啶的配体进行复合构筑超分子框架结构。MOP（截半立方体）与立体配体（正四面体）之间的拓扑错配不利于紧密堆积，受阻堆积可产生外部微孔，外部微孔与MOP内部微孔相互连通，从而优化气体吸附和分离性能。同时，MOP与配体之间超分子拓扑相互作用的多种模式导致了框架的非晶态结构，从而增强了机械性能和可加工性能。通过改变配体的拓扑结构、尺寸和柔性以及配体与MOP的比例可以调控孔径分布以及孔的连通性。利用超小角、小角和广角X射线散射技术对框架从分子堆积到介观尺度聚集形态的多级结构进行表征，从而能够定量评估微孔的连通性，将散射拟合得到的相关长度与气体透过性能相关联，以定量理解框架的结构与性能之间的关系。最后，通过构效关系的建立可以制备出气体透过选择性超越罗伯森上限的复合膜。我们的工作不仅为设计用于气体分离的多孔框架膜提供了新的策略，而且还为研究多孔材料的结构与性能之间的关系提供了方法。

相关研究成果以“Topological Supramolecular Complexation ofMetal-Organic Polyhedra for Tunable Interconnected Hierarchical Microporosityin Amorphous Form”为题发表在Angewandte Chemie, International Edition上，其中通讯作者为殷盼超教授，第一作者为刘媛博士生。该研究工作得到了国家自然科学基金、粤港澳中子散射科学与技术联合实验室、中国散裂中子源松山湖科学城开放基金、TCL科技创新基金等科研项目的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202424238