金属-有机框架材料由于具有拓扑结构可预测、孔道尺寸和形状可调控以及表面易功能修饰等特征,在气体分离、能源气体(氢气、甲烷、乙炔等)存储、温室气体(二氧化碳)俘获、高效多相催化反应等领域显示出巨大的发展前景。近年来,金属-有机框架材料在分子识别和荧光探测等领域的应用也引起了人们极大的兴趣。
硅材料国家重点实验室钱国栋教授课题组在金属-有机框架材料的荧光探测领域取得了重要进展,3月7日出版的《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134: 3979-3982)发表了崔元靖副教授为第一作者、钱国栋教授为通讯作者的论文“A Luminescent Mixed-Lanthanide Metal-Organic Framework Thermometer”。该研究工作首次利用金属-有机框架材料中稀土离子Tb3+向Eu3+的声子辅助Förster传能过程,使Tb3+对Eu3+的荧光强度比值与温度建立关联,从而在10~300K的低温区域实现了具有自校准特性的荧光温度传感,且该框架材料在不同温度下表现出明显的发光颜色变化,为温度分布的直接成像和在线监测提供了可能。
上述工作的合作者为美国University of Texas at San Antonio的陈邦林教授课题组。在国家自然科学基金委的支持下,依托陈邦林教授课题组在金属-有机框架材料设计合成以及钱国栋教授课题组在发光材料研究方面的各自优势,双方开展了多年合作,致力于发光金属-有机框架材料的设计、合成及相关应用的研究。他们利用溶剂热方法,制备了一系列可用于小分子、离子和爆炸物荧光探测的金属-有机框架材料,相关成果分别发表于Angew. Chem. Int. Ed.(2009, 48: 500-503)、J. Am. Chem. Soc.( 2008, 130: 6718-6719)、Adv. Mater.( 2007, 19: 1693-1696)等学术期刊,产生了重要学术影响。鉴于上述重要学术成果,课题组应化学和材料学国际顶级期刊Chemical Reviews的邀请撰写了题为“Luminescent Functional Metal-Organic Frameworks”的长篇专题综述(Chem. Rev., 2012, 112: 1126-1162),该综述被列为Chemical Reviews下载量最多的20篇论文之一(Top 20 most read papers)。