新华社广州1月21日电(记者马晓澄、郑天虹)记者21日从华南理工大学获悉,该校化学与化工学院李映伟教授团队制备出了一种新型多孔材料,实现了大孔、有序、单晶三大特性的突破,在石油化工、生物医药、净化除污等方面具有广阔的应用前景。该成果近日在国际知名学术期刊《科学》主刊上发表。

  据论文通讯作者李映伟教授介绍,多孔材料在人们日常生活中很常见,比如珊瑚、海绵、蜂窝等。多孔材料可以在吸附、催化和药物装载上发挥作用,一直是科学界研究的热点领域,特别是金属有机骨架(MOFs)多孔材料。

  不过,目前已报道的绝大部分MOFs材料的孔径或窗口直径都集中在微孔范围内(小于2纳米),因此极大限制了其在有大尺寸化合物参与的许多应用。近年来,虽然科学家们也成功制备出大孔MOFs材料,但是这些大都无序或易于坍塌。

  此次成果的突破性意义在于同时实现了多孔材料大孔、结构有序、稳定单晶三大特性的统一。大孔可以扩大材料可应用的大分子化学物质范围,有序则有利于提升分子之间的反应和催化效率,而单晶相比多晶而言更加稳定,不容易坍塌。

  “如果把这种多孔材料比喻为一间课室的话,孔相当于教室门,把孔变大就可以让更多学生更快进来听课,教室内的布局有序,可以提升学生和学生、学生和老师的互动效率,而把教室当成一个整体来建造就不容易倒塌,学生会更加安全。”论文第一作者、华南理工大学的沈葵副研究员说。

  据介绍,这类新型多孔材料将有可能在涉及大尺寸化合物的许多领域,如大分子化学物质的吸附/分离和催化转化,例如石油化工、生物炼制、空气和水体净化等,以及生物大分子,例如大分子药物、活性蛋白、疫苗、基因等的装载与控释递送等方面获得广泛应用。

  这篇名为“有序大孔-微孔金属有机骨架单晶”的论文历时三年多完成,也是华南理工大学首次以第一单位在《科学》杂志主刊上发表论文。

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