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光學工程
福建物構所功能MOF薄膜材料研究取得系列進展

功能復合薄膜材料的高效、經濟制備是當前新型薄膜材料研發的難題之一,尤其是光功能復合薄膜的制備和應用還需要大力發展。

最近,福建物構所結構化學國家重點實驗室張健研究員領導的研究團隊成功合成了負載超小碳納米點陣的光學MOF薄膜材料。碳納米點(CDs)由于其高化學穩定性、低毒性、良好的生物兼容性和優異的光物理性能,在催化、熒光、傳感、和生物成像等方面都有著廣泛的應用前景。該研究團隊創新性地利用了MOF材料和葡萄糖分子在碳化溫度上的顯著差異,去實現碳納米點與MOF材料的復合。一般MOF材料的碳化溫度需超過500攝氏度,而葡萄糖分子的碳化溫度卻在200攝氏度左右。因此,負載葡萄糖分子的MOF材料在200攝氏度下保持骨架結構不變,但是葡萄糖被碳化為限制在MOF孔中的碳納米點,從而獲得分散均一的[email protected]復合材料。碳納米點的尺寸可以通過選擇擁有不同孔結構的MOFs去調控。制備的碳納米點負載型MOF薄膜不僅具有良好的形貌和光學透明度,而且表現出波段可調的光致發光效應和光限幅效應。該研究工作實現了超小碳納米點陣在MOF模板中的可控合成,并發展了新型[email protected]復合光限幅材料,發表于Angew. Chem. Int. Ed. (2017, DOI: 10.1002/anie.201702162)。

同期,該研究團隊制備了能夠高效選擇性檢測揮發性有機物的卟啉基PIZA-1薄膜材料(Small, 2017, 1, 1604035.),探索了MOF薄膜的生長取向、厚度、修飾基底等因素對MOF薄膜性能的影響,開發了一系列具有手性拆分功能和催化功能的薄膜材料(Chem. Commun., 2017, 53, 1470;ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 7259;Inorg. Chem., 2017, 56, 3526;Nanoscale 2017, DOI:10.1039/C7NR02284K)。

該研究獲得中科院戰略性先導科技專項(B類)、國家基金委“無機-有機雜化功能材料”創新群體、國家杰出青年基金、國家自然科學基金青年項目、福建省自然基金面上項目以及結構化學國家重點實驗室優秀青年課題(谷志剛)的資助。


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