金屬-有機(jī)框架、配位聚合物、熒光探針、能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換材料、分子磁性材料

2013年 入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”； ; 金屬-有機(jī)框架（MOFs）材料是由金屬作為節(jié)點(diǎn)、有機(jī)化合物作為橋聯(lián)配體，通過配位鍵組裝得到的新型多孔晶態(tài)材料。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)材料比，MOFs具有高度可設(shè)計(jì)性、功能中心豐富、合成條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，近年來在光、電、磁功能材料和能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換材料的研究中備受關(guān)注。2019年，南開大學(xué)師唯教授課題組證明可以通過簡(jiǎn)單的陽(yáng)離子交換，將手性功能基元和發(fā)光功能基元引入陰離子鋅基MOF，從而得到手性發(fā)光雙功能材料。這種雙功能材料對(duì)立體異構(gòu)體的混合物表現(xiàn)出對(duì)映選擇性的發(fā)光響應(yīng)，如可對(duì)Cinchonine和Cinchonidine差向異構(gòu)體以及氨基醇對(duì)映異構(gòu)體進(jìn)行高效傳感。Zn-MOF-C-Tb材料的可重復(fù)使用性較強(qiáng)—未觀察到該材料的發(fā)光強(qiáng)度、淬滅效率或識(shí)別能力在多次使用后的明顯衰減。這項(xiàng)研究為多功能MOF的設(shè)計(jì)合成提供了新的合成路線并實(shí)現(xiàn)了針對(duì)手性分子的快速傳感識(shí)別。 ; 2022年，師唯教授課題組對(duì)具有相同孔道形狀但不同孔道尺寸的IRMOF-74-I-Mg (I)和IRMOF-74-II-Mg (II)的開放金屬位點(diǎn)進(jìn)行配位修飾，并進(jìn)一步引入第二發(fā)光中心Tb3+離子，獲得了兩個(gè)同拓?fù)洚惪讖降氖中噪p發(fā)光金屬-有機(jī)框架I-C-Tb和II-C-Tb，研究了它們針對(duì)不同尺寸手性分子的傳感功能。結(jié)果表明I-C-Tb和II-C-Tb對(duì)能夠進(jìn)入孔道的異構(gòu)體及其混合物具有對(duì)映選擇性識(shí)別功能，而對(duì)不能進(jìn)入孔道的異構(gòu)體及其混合物不具有對(duì)映選擇性識(shí)別功能。該工作通過簡(jiǎn)單的手性化策略合成了兩例手性雙發(fā)光的金屬-有機(jī)框架傳感材料，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)對(duì)映異構(gòu)體的選擇性傳感和定量識(shí)別。金屬-有機(jī)框架傳感材料的孔徑顯著影響了其對(duì)不同尺寸手性分子的傳感功能。這項(xiàng)工作揭示了多孔傳感材料的孔徑在其發(fā)光傳感功能中的作用。 ; 2023年，師唯教授課題組基于金屬-有機(jī)框架的手性和缺陷特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并合成了一系列具有手性缺陷的金屬-有機(jī)框架，并將其用于手性分子的對(duì)映選擇性定量傳感。該合成方法可在維持原有金屬-有機(jī)框架的高熱和溶劑穩(wěn)定性的同時(shí)，獲得極高的傳感效率和對(duì)映選擇性傳感功能，并且可以通過對(duì)對(duì)應(yīng)異構(gòu)體混合液的熒光分析獲得對(duì)映體過量值。該工作通過低成本、可擴(kuò)展和高效的路線合成了一系列手性發(fā)光金屬-有機(jī)框架，使其能夠?qū)Σ煌膶?duì)映異構(gòu)體進(jìn)行選擇性和定量識(shí)別。這種方法在制藥和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有極高價(jià)值，并為開發(fā)先進(jìn)的手性分子傳感材料開辟了一條新的途徑。 ; 2021年，師唯教授課題組對(duì)同構(gòu)配位聚合物[M(HIPA)(H2O)3]n（MHIPAS，M=Mn，F(xiàn)e，Co，Ni和Zn；H3IPA=5-羥基間苯二甲酸）的可逆儲(chǔ)鋰電極穩(wěn)定性、倍率性能和循環(huán)壽命進(jìn)行了系統(tǒng)研究。由于配位鍵強(qiáng)度的差異，這五種配位化合物的穩(wěn)定性高度依賴于金屬中心。儲(chǔ)鋰性能研究表明，Co-HIPA和Ni-HIPA在200mAg-1下均能保持1043和532mAhg-1的可逆容量循環(huán)200次，而Mn/Fe/Zn-HIPA由于可溶解在電解液中因此不能用作負(fù)極材料。值得注意的是，Co-HIPA表現(xiàn)出更高的倍率性能，在1000 mAg?1時(shí)的可逆容量為820 mAhg?1，在5000 mA g?1時(shí)的可逆容量為504 mAhg?1，優(yōu)于已報(bào)道的基于配位化合物的負(fù)極材料。 ; ; 2023年，師唯教授課題組報(bào)道了一種含有負(fù)電性Li+輸運(yùn)位點(diǎn)的配位鏈基氫鍵框架(NKU-1000)，其Li+電導(dǎo)率為1.13×10-3 S cm-1, Li+轉(zhuǎn)移數(shù)為0.87，電化學(xué)窗口為5.0 V。Li@NKU-1000作為主要組分能有效提高固態(tài)電解質(zhì)（SSE）的阻燃性和界面相容性，抑制鋰枝晶生長(zhǎng)。用該SSE組裝的準(zhǔn)固態(tài)磷酸鐵鋰鋰金屬全電池具有高容量、優(yōu)越的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，在500次循環(huán)后的放電容量高達(dá)94.4%，并且可以在很寬的溫度范圍內(nèi)工作且無(wú)鋰枝晶生長(zhǎng)。這些優(yōu)異的性質(zhì)源于Li+輸運(yùn)位點(diǎn)在晶格中的有序排列，促進(jìn)了高的Li+通量，以及氫鍵框架的柔性結(jié)構(gòu)可以緩沖Li+運(yùn)輸過程中的結(jié)構(gòu)變化。

入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”； ;入選天津市高校“131”創(chuàng)新型人才第二層次； ;入選南開大學(xué)“百名青年學(xué)科帶頭人培養(yǎng)計(jì)劃”； ;獲得基金委“優(yōu)秀青年科學(xué)基金”； ;度天津市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，“功能導(dǎo)向金屬-有機(jī)框架的設(shè)計(jì)、合成與性質(zhì)研究”，第三完成人； ;獲得英國(guó)皇家學(xué)會(huì)“Newton Advanced Fellowship”； ;入選天津市中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才； ;獲得天津市杰出青年科學(xué)基金資助。