山西
美國加州大學河濱分校馮萍云教授&加州州立大學長灘分校卜賢輝教授提出逆向孔空間分區（retro-PSP）新策略，通過配體誘導降低構筑基元對稱性、互穿降低晶體對稱性，成功將孔空間分區從高對稱體系拓展至低對稱體系，構建 6 類全新分區 MOF 平臺，實現結構、穩定性與氣體分離性能的協同提升。相關工作發表在JACS。
研究背景
傳統孔空間分區（PSP）高度依賴D?h 高對稱三角構筑基元與高配位配體，僅適用于極少數拓撲，難以向低對稱、更普遍的 MOF 體系拓展，嚴重限制孔工程的普適性與多樣性。
實驗方法
材料設計與合成：采用彎曲二羧酸配體調控金屬三聚體對稱性，以 3 - 吡啶基三嗪 / 苯類 C?h 對稱配體作為分區配體，溶劑熱法制備系列分區 MOF；
結構表征：單晶 X 射線衍射、PXRD、TGA、SEM，解析拓撲與孔道結構；
孔結構與穩定性：低溫氣體吸附（N?、CO?）測試 BET 比表面積、孔徑分布，考察水 / 酸堿穩定性；
氣體分離性能：等溫吸附、IAST 選擇性計算、動態穿透實驗，評估 C?H?/CO?、C?H?/C?H?、C?H?/C?H?分離性能；
理論分析：拓撲結構分析、對稱性匹配分析、主客體相互作用機制解析。
圖文解析
示意圖1. 彎曲L1配體誘導的低對稱性三聚體構建模塊用于多樣化MOF結構及孔空間劃分模式
示意圖2. 面向低對稱性結構單元的逆PSP策略示意圖1
圖 1｜基于 retro-PSP 策略構建的 MOF 家族
具有多樣性配體、金屬簇與框架拓撲；結構多樣性由 L1 配體的彎曲角度（120°–180°）調控，L2 配體保持固定 120° 配位角；灰色圓點代表成功合成分區 MOF，叉號代表未形成孔分區結構。
圖 2｜(a) pcu 拓撲分區形成 pcup（pcc 拓撲）；(b) acs 拓撲中三角雙錐籠（t2 - 籠）分區形成 t2-pacs（acc 拓撲）。
圖 3｜代表性 x3-CoV-bpdc-3tpt 中基于 L2 配體孔分區與三重互穿 acs 框架結合的雙模式 PSP 結構
黃色短棱柱：兩個 3-tpt 分子間的分區孔空間；藍色長棱柱：連續一維通道。
圖 4｜系列分區 MOF 的孔結構與氣體吸附性能
(a) 195 K 下 CO?吸附等溫線；(b) 77 K 下 N?吸附等溫線；(c) pnia-1、pnia-2、pcup-1、pcup-2、i2-pacs-1、i2-pacs-2、x3-pacs 的孔徑分布；(d, e) 298 K 與 273 K 下 i2-CoV-bdc-3tpt、pcup-Co?-fdc-3tpt、pnia-Co?-fdc-3tpt 的 C?H?與 CO?吸附等溫線；(f, g) 298 K 與 273 K 下 C?H?/CO?選擇性與分離勢能；(h, i) 298 K 與 273 K 下 i2-CoV-bdc-3tpt 對 C?H?/CO?/He（1/1/2）的穿透曲線。
圖 5｜系列分區 MOF 對 C?烴類的吸附與分離性能
(a, b) 298 K 與 273 K 下 i2-CoV-bdc-3tpt、pcup-Co?-fdc-3tpt、pnia-Co?-fdc-3tpt 的 C?H?與 C?H?吸附等溫線；(c, d) 298 K 與 273 K 下 C?H?/C?H?選擇性與分離勢能；(e, f) 298 K 與 273 K 下 i2-CoV-bdc-3tpt、i2-CoV-cdc-3tpt、pcup-CoV-fdc-3tpt 的 C?H?與 C?H?吸附等溫線；(g, h) 298 K 與 273 K 下 C?H?/C?H?選擇性與 C?H?選擇性分離勢能；(i) 298 K 下 i2-CoV-bdc-3tpt 對 C?H?/C?H?/He（1/1/2）的穿透曲線。
文章鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c00850
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