沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIFs）是金属有机框架材料（MOFs）的一种，其配位键角（约145°）与沸石中的桥接键角相似。ZIFs 结合了沸石和 MOFs 的许多优良特性，如高比表面积以及优异的热稳定性和化学稳定性。然而，传统的 ZIFs 仅具备微孔（孔径 <2 nm），这一固有局限性限制了框架中的传质和活性位点的可达性，从而影响了其在气体存储、催化或涉及大分子的应用中的实用性。
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近日，加拿大英属哥伦比亚大学（UBC）Zachary Hudson教授联合英国剑桥大学David Fairen-Jimenez教授介绍了一种新的方法来制备介孔 ZIFs —“导向网状化学”（Directed Reticular Chemistry）。该方法使用两亲嵌段共聚物作为结构导向剂，将 ZIF 晶化限制在自组装的嵌段共聚物胶束的缝隙中，通过在400 ºC下活化去除嵌段共聚物，生成了具有10–25 nm、墨水瓶状的介孔ZIFs。值得注意的是该方法利用醋酸防止 ZIF构筑单元的快速配位，避免在共组装过程中发生相分离。使用的三乙胺中和醋酸，并进一步使 2-甲基咪唑配体去质子化，以便与锌离子配位，形成ZIF晶体。（1）首次通过“导向网状化学”（Directed Reticular Chemistry）合成了具有可调孔径的介孔 ZIFs。（2）证明该方法适用于不同类型的介孔 ZIFs（如 ZIF-8 和 ZIF-67）。（3）提供了有关控制介孔形成机制的详细研究，为他人使用该技术提供了指导。（4）与仅含微孔的 ZIF-8 相比，介孔 ZIF-8 在氢气储存能力和非均相催化实验中表现出更佳性能。![]()
Figure 1. Synthesis of MesoZIFs and SEM/TEM images of the as-synthesized MesoZIF-8.![]()
Figure 2. Characterization of as-synthesized and activated MesoZIF-8.![]()
Figure 3. TEM, N2 adsorption isotherms, and pore size distribution profiles of the activated MesoZIF-8.![]()
Figure 4. Study on the formation mechanism of MesoZIF-8.![]()
Figure 5. Conversions of benzaldehyde over MesoZIF-8 and H2 storage performance of MesoZIF-8.本研究结合了网状化学和聚合物自组装技术，在 ZIFs 中引入了可控的介孔结构，代表了介孔网状材料制备方法的一个重大进展。该研究结果有望提升 ZIFs 及其他 MOFs 在气体存储和催化中的性能。相关论文以题为“Coassembling Mesoporous Zeolitic Imidazolate Frameworks by Directed Reticular Chemistry”发表在了JACS上。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/jacs.4c12385
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