姜建壮&齐冬冬&王康&李斌Angew.：8个四棱柱配体合成网状MOFs用于高效集水

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研究内容

利用刚性的、高度连接的有机连接体对于功能性金属有机框架（MOFs）的网状合成至关重要。然而，迄今为止，基于具有6个以上配位功能的刚性配体的高度稳定的MOFs（例如，Al/Cr/Zr基MOFs）很少实现。

北京科技大学姜建壮、齐冬冬、王康和浙江大学李斌描述了两种bcuZr基MOFs（ZrMOF-1和ZrMOF-2），主要是由具有刚性四棱柱形状，在棱柱顶点处具有8个羧基外围延伸的戊糖配体（H8PEP-1和H8PEP-2）构建。ZrMOF-1表现出微孔结构，具有大的Bruno-Emmett-Teller表面积和高的水稳定性，使其成为一种有前途的集水材料，在P/P0=0.90和25°C下具有0.83 gH2O gMOF-1的高吸水能力，在0.30的低P/P0下具有陡峭的吸水能力，并且在500次水吸附-解吸循环中具有优异的耐久性。相关工作以“Reticular Synthesis of Metal-Organic Frameworks by 8-Connected Quadrangular Prism Ligands for Water Harvesting”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

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研究要点

要点1.作者通过由8-连接的（8-c）立方Zr6O4（OH）4（H2O）8（Zr6）簇和8-c外周延伸戊糖配体（H8PEP-1和H8PEP-2）构建了8，8-cbcuZr基MOFs（ZrMOF-1和ZrMOF-2）。单晶X射线衍射（SCXRD）分析揭示了ZrMOF-1和ZrMOF-2中的PEP-1和PEP-2的刚性四棱柱形状，在棱柱顶点有8个羧基，指导了8-c-Zr6团簇的原位形成，用于bcu网络的构建。

要点2.N2吸附等温线结果表明，ZrMOF-1是微孔的，具有1877 m2 g-1的大Bruno-Emmett-Teller（BET）表面积。此外，ZrMOF-1在水、酸和碱溶剂中长时间浸泡后可保持其结晶度和微孔结构，表明其超高稳定性。

要点3.ZrMOF-1的水蒸气吸附研究表明，在P/P0=0.90和25°C时，ZrMOF-1具有0.83 gH2O gMOF-1的高吸收能力，在0.30的低P/P0时，ZrMOF-1具有陡峭的吸收能力，这是MOF基吸水剂的最佳性能之一。此外，多次水吸附/解吸实验证明了ZrMOF-1的长期循环稳定性。这些结果表明，ZrMOF-1是一种很有前途的基于水蒸气吸附的应用候选者。

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研究图文

图1.（a）ZrMOF-1和ZrMOF-2的设计和合成的示意图以及沿轴观察的它们的晶体结构。原子配色方案：C，灰色；O，红色；Zr，蓝色多面体。沿着（b）ZrMOF-1和（c）ZrMOF-2的轴线观察的八面体空腔。（d）8,8-cbcu拓扑的拓扑。

图2.（a）ZrMOF-1的N2吸附/脱附等温线。（b）ZrMOF-1的孔径分布和孔体积。（c）ZrMOF-1在不同溶剂中浸泡前后的PXRD和（d）N2吸附/解吸等温线。

图3.（a）在298K下，ZrMOF-1的水蒸气吸附（闭合）和解吸（开放）等温线。（b）不同温度下，ZrMOF-1的水吸附等温线。插图：ZrMOF-1的ΔadsH。（c）ZrMOF-1和所选最先进的多孔材料在不同压力范围内的吸水率比较。（d）ZrMOF-1在500次连续循环中的多次水吸附-解吸试验的热重分析曲线。

图4.（a）ZrMOF-1的H2O注入过程及其沿轴观察的模拟晶体结构。原子配色方案：C，灰色；O，红色；Zr，绿色。H，白色。（b）ZrMOF-1的H2O注入过程示意图。（c）ZrMOF-1在H2O注入过程中的H2O结合能（蓝柱）和每晶胞吸附的H2O数量（实验：蓝线，模拟：紫色散射）。

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文献详情

Reticular Synthesis of Metal-Organic Frameworks by 8-Connected Quadrangular Prism Ligands for Water Harvesting

Wenbo Liu, Enyu Wu, Baoqiu Yu, Zhixin Liu, Kang Wang,* Dongdong Qi,* Bin Li,* Jianzhuang Jiang*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202305144