报告题目：Design of porous materials with local flexibility

报告人：顾 成 研究员

邀请人：安众福 教 授

报告时间：4月24日（星期三）10:00

报告地点：科技创新大楼C501室

Abstract

Design of the gas-diffusion process in a porous material is challenging because a contracted pore aperture is a prerequisite, while the channel traffic of guest molecules is regulated by the flexible and dynamic motions of nanochannels.[1-3]Herein, we present rational design of a diffusion-regulatory system in a porous coordination polymer (PCP) in which flip–flop molecular motions within the framework structure provide kinetic gate functions enabling efficient gas separation and storage.[4]The PCP shows significant temperature-responsive adsorption in which the adsorbate molecules are differentiated by each gate-admission temperature, facilitating kinetics-based gas separations of oxygen/argon and ethylene/ethane with high selectivities of ~350 and ~75, respectively. Additionally, we demonstrate the long-lasting physical encapsulation of ethylene at ambient conditions, owing to strongly impeded diffusion in distinctive nanochannels.

Figure1Schematic representation of diffusion-regulatory pore systems.

1. “Controlling guest conformation for efficient purification of 1,3-butadiene” P.-Q.Liao, N.-Y. Huang, W.-X. Zhang, J.-P. Zhang, X.-M. Chen,Science2017,356, 1193–1196.

2. “A mesh-adjustable molecular sieve for general use in gas separation” S. Ma, D. Sun, X.-S. Wang, H.-C. Zhou,Angew. Chem. Int. Ed.2007,46, 2458–2462.

3. “Arigid nested metal–organic framework featuring a thermoresponsive gating effect dominated by counterions” Q. Gao, J. Xu, D. Cao, Z. Chang, X.-H. Bu,Angew. Chem. Int. Ed.2016,55, 15027–15030.

4. “Design and control of gas diffusion process in a nanoporous soft crystal” C. Gu, N. Hosono, J.-J. Zheng, Y. Sato, S. Kusaka, S. Sakaki, S. Kitagawa,Science2019,363, 387–391.

顾成，研究员、博士生导师。2007年毕业于吉林大学化学学院，获理学学士学位，2012年获吉林大学高分子化学与物理博士学位。2013年4月至2016年6月在日本分子科学研究所从事博士后研究并入选日本学术振兴会（JSPS）特别研究员，2016年7月至2017年10月在日本京都大学细胞-物质科学统合研究所继续博士后研究，2017年11月入职华南理工大学。主要从事有机多孔材料基础与应用研究，重点围绕“有机多孔材料的结构设计-加工方法-光电应用”，发展了多种新概念多孔材料体系、主客体相互作用新认知、多孔材料溶液加工新方法。重要学术贡献包括：（1）提出“局域柔性”概念，通过在刚性MOF骨架上引入“局域柔性”，即微扰，来控制气体的扩散，实现较高温度下的高效气体分离；（2）提出多孔有机薄膜的可控制备方法，解决了多孔有机材料难成膜的问题，发展了高性能有机多孔薄膜材料，拓展了多孔材料的应用前景；（3）提出具有普适意义的有机半导体交联薄膜可控制备新方法，实现了交联度的可控性及交联位点的高度选择性，将电化学聚合薄膜的应用拓展到光电领域；（4）通过控制有机多孔材料的层间作用力，直接合成了可以溶解的有机多孔材料，并进一步实现其高性能光电器件。以第一/通讯作者在Science，Adv. Mater.，Angew. Chem. Int. Ed.等杂志发表论文17篇，所有论文共发表45篇，他引1700余次，H-因子25。