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研究进展

前沿院跨尺度多孔材料研究中心最新研究成果在 在美国化学会刊《JACS》上发表

发布时间:2019-08-09资料来源:点击次数:

2019年7月19日,前沿院跨尺度多孔材料研究中心团队的研究论文“Direct Imaging of Tunable Crystal Surface Structures of MOF MIL-101 Using High-Resolution Electron Microscopy”以重庆大学为通讯单位在化学领域国际顶级期刊《JACS》上发表。该研究成果首次通过电子显微镜观察到在不同合成条件下MIL-101的表面结构特征,对材料表面的研究提供了一种新的手段。

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金属有机骨架化合物——MOFs (Metal Organic Frameworks)是由金属离子或金属离子团簇与有机化合物通过配位键形成的一种具有多维孔道网络结构的晶体材料。MOFs材料被广泛应用于气体吸附和存储、气体分离、检测以及催化等相关领域。其表面结构对其性能有很大的影响,但由于缺乏合适的表征工具,很难直接解析MOFs材料局部结构。

MOFs的合成通常使用各种添加剂来调节结晶过程。该研究采用低剂量高分辨透射电镜(HRTEM)成像技术,以原子级分辨率研究使用不同添加剂对合成的MOF MIL-101晶面的影响,实现三种不同表面结构在原子尺度像素分辨率的鉴定。

研究发现,通过对MIL-101样品进行不同温度下的真空加热处理,可以打开MIL-101最外层表面的介孔笼。利用原位X射线衍射仪分析MIL-101在真空加热条件下的结构演化,结果与HRTEM观测结果相吻合。研究结果表明添加剂不仅影响骨架的表面结构,而且对骨架的稳定性也有影响。同时,该研究还观察到利用氢氟酸添加剂合成的MIL-101在特定的真空加热处理条件下发生固相转变生产MIL-53。

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该研究使用低剂量高分辨率透射电镜成像技术,实现了在不破坏材料固有结构的基础上直接对电子束敏感材料进行原子级分辨率成像,对利用电子显微镜对电子束敏感材料的局部结构解析研究具有重要的影响。

文章链接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04896