金属-1,2,4-三唑和金属-甲酸骨架材料的力学性质研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21571072
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0305.结构化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Metal-organic frameworks (MOFs) are a young family of functional materials which have promising potential applications. However, their fundamental mechanical properties, which are critical to manufacturing and processing, have not been well understood. In this proposal, we will utilize multiple experimental means, including nanoindentation, high-pressure X-ray diffraction, resonant ultrasound spectroscopy, density functional theory calculations, etc. to explore the extensive mechanical properties of two families of representative MOFs, namely metal-1,2,4-triazolate and metal-formate frameworks, from a viewpoint of crystal structure and chemical bonding. We will generalize how topology, ligand field stabilization energy, guest solvents, polymorph, and hydrogen bonding etc. influence Young’s modulus, hardness, bulk modulus, Poisson’s ratio, shear modulus etc. of these MOFs, and elucidate the intrinsic relationship between bulk properties and crystal structure. This work will be of vital importance for realizing industrial applications of MOFs.
金属-有机骨架(Metal-organic framework,MOF)作为一类有重要应用前景的分子基功能材料,对其工业加工和制造过程有关键影响的力学性质研究却相对较少。本项目拟使用纳米压痕、高压X-射线衍射、共振超声谱、密度泛函计算等多种化学、材料与工程表征分析手段,从晶体结构和化学键的角度系统研究具有结构代表性的有孔金属-1,2,4-三唑骨架和密堆积金属-甲酸骨架这两类MOF材料的力学性质。揭示拓扑结构、晶体场分裂能、客体溶剂分子、多晶型现象(Polymorph)以及氢键作用等因素对这两类MOF材料的杨氏模量、硬度、体模量、泊松比、剪切模量等力学性质的影响规律,阐释材料的宏观力学性质与微观结构之间的内在关系。本项目的顺利实施将对推动MOF材料工业实用化进程具有重要的理论和实际意义。

结项摘要

金属-有机骨架或称配位聚合物材料,因其在气体吸附与分离等领域的应用前景,受到研究人员的广泛关注。但是,目前对与其工业加工和制造过程有关键影响的力学性质研究却相对较少。本项目围绕配位聚合物的力学性质和相变机理展开研究,主要成果包括:(1)发现二维铁电[C6H2NH3]2PbCl4层间范德华力管制材料结构对称性的纳米效应,并将其普适性拓展到其他二维材料体系;(2)发现[MA]Mn[N3]3中振动熵变驱动铁弹相变的新机制,为分子基铁性材料提供新的相变自由度;(3)发现Zn(CH3COO)2·2H2O的负面压缩效应,并证明其是已知综合负面积压缩性能最为优越的材料,编辑评价其在超灵敏压力传感方面将具有重要应用价值;(4)发现二维双氰胺杂化材料(TPrA)Cu(NO3)(dca)2中层间的静电作用可以有效增强材料的力学强度,建立2D材料的机械剥离难易程度与力学各向异性之间的关联性;(5)发现Jahn-Teller效应对两种类似骨架结构的金属-甲酸框架材料[C(NH2)3][Zn(HCOO)3]和[C(NH2)3][Cu(HCOO)3]的力学性质超过50%的调控;(6)发现推电子效应能有效增强金属-三唑骨架材料MAF-7的力学性能;(7)受邀为Science 撰写无金属钙钛矿铁电体的展望文章,相关研究入选2018年度“中国高等学校十大科技进展”之一。在项目的支持下,共发表论文26篇,其中第一和通讯作者论文19篇,合作论文7篇。包括Science (Perspective)1篇,J. Am. Chem. Soc. 1篇,Angew. Chem. Int. Ed. 1篇,Chem. Sci. 后封面 1篇,另外在Nat. Rev. Mater. 和Coord. Chem. Rev.撰写综述各1篇。在项目执行期间,培养博士毕业4人,硕士毕业1人,联合培养硕士毕业1人。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthesis and mechanical properties of a new 1D hybrid organic-inorganic lead iodide
新型一维有机-无机杂化碘化铅的合成及力学性能
  • DOI:
    10.1016/j.inoche.2017.05.026
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry Communications
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wenjuan Wei
  • 通讯作者:
    Wenjuan Wei
Uniaxial Negative Thermal Expansion and Mechanical Properties of a Zinc-Formate Framework.
甲酸锌骨架的单轴负热膨胀和力学性能
  • DOI:
    10.3390/ma10020151
  • 发表时间:
    2017-02-10
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gao H;Wei W;Li Y;Wu R;Feng G;Li W
  • 通讯作者:
    Li W
Electronic structures and elastic properties of a family of metal-free perovskites
一族无金属钙钛矿的电子结构和弹性性能
  • DOI:
    10.1039/c9qm00133f
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    MATERIALS CHEMISTRY FRONTIERS
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Li, Kai;Dong, Li-Yuan;Bu, Xian-He
  • 通讯作者:
    Bu, Xian-He
Research Update: Tricritical point and large caloric effect in a hybrid organic-inorganic perovskite
研究更新:有机-无机杂化钙钛矿的三临界点和大热量效应
  • DOI:
    10.1063/1.5049116
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    APL Materials
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Marek Szafrański;Wen Juan Wei;Zhe Ming Wang;Wei Li;Andrzej Katrusiak
  • 通讯作者:
    Andrzej Katrusiak
Large electrocaloric effects in single-crystal ammonium sulfate
单晶硫酸铵的大电热效应
  • DOI:
    10.1098/rsta.2015.0313
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Phil. Trans. R. Soc. A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    S. Crossley;W. Li;X. Moya;N. D. Mathur
  • 通讯作者:
    N. D. Mathur

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其他文献

缩放型喷嘴空化射流空泡云演化规律的试验研究
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    10.3969/j.issn.1674-8530.19.0002
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    曹卫东
Wire electrochemical machining with axial electrolyte flushing for titanium alloy
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  • DOI:
    10.1016/j.cja.2012.12.026
  • 发表时间:
    2013-02
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    曲宁松;房晓龙;李伟;曾永彬;朱荻
  • 通讯作者:
    朱荻
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谭超兰;黄光杰;黄信德;曹玲飞;曹宇;张成行;李伟
  • 通讯作者:
    李伟
电站锅炉SCR脱硝系统联合运行优化模型
  • DOI:
    10.19666/j.rlfd.201812221
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    热力发电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李伟;徐强;孔德安;赵翔;郜宁;吕游
  • 通讯作者:
    吕游
紫外光辐照有机硅氧烷水解行为的荧光探针法监测
  • DOI:
    10.15983/j.cnki.jsnu.2017.03.332
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    陕西师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李伟;王兰;沈淑坤;胡道道
  • 通讯作者:
    胡道道

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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