配位分子籠可以通過次級自組裝構(gòu)筑具有較高孔隙率的超分子框架化合物。然而，由于結(jié)構(gòu)基元間僅存在弱相互作用，超分子框架化合物在無客體分子狀態(tài)下往往表現(xiàn)出較差的框架穩(wěn)定性，限制其作為固態(tài)吸附劑的應用。配位分子籠中的金屬節(jié)點有望原位在超分子框架中催化活性單體使其轉(zhuǎn)化為聚合物進而為框架提供額外物理支撐，因此可能會使較脆弱的超分子框架的外在孔道得到保持。

中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學國家重點實驗室研究員袁大強課題組通過配位自組裝構(gòu)筑以鋯基金屬有機多面體為結(jié)構(gòu)基元的超分子框架化合物MSF-1。進而，以該金屬有機多面體中的三核鋯節(jié)點為催化活性中心，使用1,6-六亞甲基二異氰酸酯為單體在框架中通過原位催化聚合反應構(gòu)筑聚合物。反應后，超分子框架的氮氣吸附性能得到提高。粉末衍射表明氣體吸附測試后的樣品框架得到保持，說明通過原位催化聚合策略在超分子框架中引入聚脲提高了框架穩(wěn)定性。由于超分子框架化合物孔洞的限域效應，形成的聚合物會阻礙單體的進一步擴散，因此聚合物主要存在于超分子框架的表面，這可較大限度的保持材料的孔隙率。材料的孔隙率及穩(wěn)定性在實際氣體儲存中的應用（如高壓甲烷吸附）相關(guān)，通過測試，該雜化材料相較于其母體框架的高壓甲烷吸附性能明顯提升（184 vs. 62 cm3/g）；該吸附量創(chuàng)造了配位金屬有機多面體構(gòu)筑的超分子框架在同等條件下的高壓甲烷吸附記錄。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在CCS Chem上，已畢業(yè)博士生劉國良和周密為論文共同第一作者，袁大強為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金項目、中科院前沿科學重點研究計劃和中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）的資助。

該課題組自2013年首次報道以羧酸配體和三核鋯節(jié)點通過配位自組裝構(gòu)筑的鋯基金屬有機多面體以來，在鋯基金屬多面體的設計與性能研究方面取得系列進展（Cryst. Growth Des., 2020, 20, 4127; J. Am. Chem. Soc., 2018, 140 6231; Chem. Eur. J., 2017, 23, 4774; Chem. Eur. J., 2016, 22, 17345; Inorg. Chem., 2013, 52, 13815）。

論文鏈接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.020.202000263

福建物構(gòu)所分子籠基超分子框架穩(wěn)定性研究獲進展