Систематическое проектирование размера пор и функциональности в изоретикулярных МОФах и их применение для хранения метана

Разработана стратегия, основанная на ретикуляции ионов металлов и органических карбоксилатных звеньев в расширенные сети, которая позволила проектировать пористые структуры с систематически изменяемыми размером пор и функциональностью. Для демонстрации использовали металлическо-органическую каркасную структуру (MOF-5), прототип нового класса пористых материалов, построенный из октаэдрических Zn–O–C кластеров и бензольных звеньев; показано, что его трёхмерная пористая система может быть функционализирована органическими группами –Br, –NH2, –OC3H7, –OC5H11, –C2H4 и –C4H4, а размер пор может быть расширен за счёт длинных молекулярных балок бифенила, тетрагидропирена, пирена и терфенила. Мы синтезировали изоретикулярную серию (имеющую одинаковую топологию каркаса) из 16 высококристаллических материалов, доля открытого пространства в которых достигала до 91.1% объёма кристалла, и получили однородные периодические поры, которые можно прогрессивно варьировать от 3.8 до 28.8 Å. Один представитель этой серии продемонстрировал высокую ёмкость для хранения метана (240 см3 при н.у. на грамм при 36 атмосферах и комнатной температуре), а другие имели наименьшие плотности (0.41–0.21 г·см−3) среди кристаллических материалов при комнатной температуре.