MOFs,Nature重磅:MOFs-自旋转化增加CO的吸附
——前言——
金属有机框架化合物（MOFs）的研究十分火热。单在研之成理平台上MOFs，我们就分享了不少有关MOFs材料的论文。早期的时候MOFs材料由于其可调的孔径和配位环境，在气体吸附分离上大放异彩；（金属有机框架化合物（MOF）在碳氢化合物吸附分离上的应用）最近，利用MOFs材料作为前驱体来煅烧合成碳基复合材料同样也受到了很多人的关注，（《ACS Catalysis》综述：MOF衍生碳基材料；李亚栋/吴宇恩JACS赏析：MOF非配位氨基锚定Ru单原子用于选择性加氢）。MOFs是一个很迷人的材料，不管是材料学家还是化学家，似乎都能从中挖取到属于自己的金矿。当然，今天的这份“金矿”是属于MOFs应用的老本行——气体的吸附和分离！
——背景介绍——
我们都知道人体中的血红蛋白能够运输氧气（人活的时候），也能够输运CO（煤气中毒）。在运输这些气体的时候，配位键是保持其运输能力的来源。早在2015年，加州伯克利劳伦斯国家实验室的Jeffrey R. Long就在其发表在Nature (doi:10.1038/nature14327)提到过在传统的吸附材料中就存在这种配位作用来增强气体吸附的现象。就在今天安静的凌晨，Nature默默的上线的这位大牛有关MOFs材料配位吸附的论文。（A spin transition mechanism for cooperative adsorption in metal–organic frameworks, doi:10.1038/nature23674）
MOFs中存在配位不饱和的金属中心。这些位点通过电子转移来调节相邻金属键合能力，进而赋予了MOFs材料选择性和配位吸附某些物质的特性。在这篇论文中，作者合成了一系列含有不饱和Fe(II)的MOFs，并阐明了这些MOFs是通过配位作用来实现CO的选择性吸附。作者发现，配位不饱和的Fe(II)随着CO的分压的增大会发生电子自旋态的变化。
——图文快解——
图1 传统吸附和配位吸附的气体吸附曲线以及Fe(II)在不同CO分压下自旋转换的机理图。在低CO分压下，Fe(II)是处于高自旋状态，随着CO分压的增加，经过一个短暂的混合态之后，Fe(II)全都转变为低自旋态。
图2 用于CO吸附的MOFs材料的结构图(1: Fe2Cl2(bbta); 2: Fe2Cl2(btdd))
图3 Fe2Cl2(bbta)吸附CO示意图以及气体吸附过程中的原位XRD和原位红外图。
图4 Fe2Cl2(bbta)的CO吸附等温线以及其选择性吸附能力的测试。（小编猜想：如果测试CO和O2混合气体中CO的选择性吸附，是不是CO的选择性就没这么好了。）
Jeffrey R. Long教授是MOFsl研究领域的大牛，他的中国学生并不是很多，但不乏有与中国研究人员的合作。他2015年的Nature论文就有和浙江大学孔学谦的合作。
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当然这位H因子高达96的男人对产业化同样很有热情，他在2014年的时候就和别人一起成立了一家公司Mosaic Materials, Inc. 从这家公司的介绍来看，他同样是利用MOFs材料作为气体的吸附和分离，真是产学研结合的典范啊！
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