МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория химии пористых координационных полимеров

О лаборатории

Наименование проекта Пористые металл-органические координационные полимеры: от фундаментальной науки к новым функциональным материалам

Ссылка на сайт лаборатории

№ договора:
14.Z50.31.0006

Наименование ВУЗа:

ФГБУН «Институт неорганической химии им. А.В. Николаева» Сибирского отделения Российской Академии Наук

Области научных исследований:
ХИМИЯ

Синтез пористых металлорганических координационных полимеров и исследование их свойств.
Новая лаборатория и исследования, проводимые в ней, послужат основой для осуществления технологического прорыва в области пористых сорбентов, мембран, катализаторов, сенсоров и многих других материалов, которые необходимы для развития инновационной экономики Российской Федерации.
Применение: результаты, полученные в рамках проекта, могут найти применение в материалах для компактного хранения горючих газов и других летучих веществ. Пористые соединения, которые будут получены и исследованы в настоящем проекте, могут быть использованы и в медицине — для селективного разделения многокомпонентных смесей различных молекул, в т. ч. биологически активных лекарств, от нежелательных примесей, а также для адресной доставки лекарств. Новое поколение материалов позволит осуществлять детектирование ядовитых или взрывоопасных веществ. Это является не только научно важной, но и социально значимой задачей в современном обществе.

Ведущий учёный

2014 01 22 03 

ФИО:Шродер Мартин

 

Ученые степень и звание:
Профессор

Занимаемая должность:

Профессор неорганической химии, исполнительный декан факультета Естественных наук Ноттингемского университета (Великобритания)

Области научных интересов:

Неорганическая химия и материа ловедение. В частности, синтез и исследования функциональных материалов.
Последние 20 лет Мартин Шродер активно работает в области пористых координационных полимеров. Значительное внимание уделяет совершенствованию методов получения водорода, разработке материалов для его хранения и конверсии в топливных элементах. Работы ученого касаются всего цикла водородной энергетики — одного из самых перспективных направлений в энергетике будущего.

Научные достижения: 

Является одним из пионеров в области пористых координационных полимеров — самом динамично развивающемся направлении современной неорганической химии.
Признан ведущим мировым экспертом в области координационной химии переходных металлов.
Результаты ранних работ Мартина Шродера по комплексам с макроциклическими лигандами вошли во все современные учебники по химии. Соединения, полученные и охарактеризованные в лаборатории ученого (известные как серия NOTT), проявляют одни из наилучших сорбционных характеристик по отношению к метану и углекислому газу.

Научное признание: 

Почетный доктор Технического университета г. Таллина (Эстония).
«Лектор года» Лейденского института химии (Нидерланды).

Награды
Медаль и награда Кордей-Моргана (Corday-Morgan).
Награды Королевского химического общества.

1 Nature Materials Yang S.H., Lin X., Lewis W., Suyetin M., Bichoutskaia E., Parker J.E., Tang C.C., Allan D.R., Rizkallah P.J., Hubberstey P., Champness N.R., Thomas K.M., Blake A.J., Schroder M. A partially interpenetrated metal-organic framework for selective hysteretic sorption of carbon dioxide 2012, V. 11, No. 8, P. 710-716 35,749
2 Science Blunt M.O., Russell J.C., Gimenez-Lopez M.D., Garrahan J.P., Lin X., Schroder M., Champness N.R., Beton P.H. Random Tiling and Topological Defects in a Two-Dimensional Molecular Network 2008, V. 322, No. 5904, P. 1077-1081 31,027
3 Nature Chemistry Yang S.H., Sun J.L., Ramirez-Cuesta A.J., Callear S.K.,David W.I.F., Anderson D.P., Newby R., Blake A.J., Parker J.E., Tang C.C., Schroder M. Selectivity and direct visualization of carbon dioxide and sulfur dioxide in a decorated porous host 2012, V. 4, No. 11, P. 887-894 21,757
4 Nature Chemistry Stannard A., Russell J.C., Blunt M.O., Salesiotis C., Gimenez-Lopez M.D., Taleb N., Schroder M., Champness N.R., Garrahan J.P., Beton P.H. Broken symmetry and the variation of critical properties in the phase behaviour of supramolecular rhombus tilings 2012, V. 4, No. 2, P. 112-117 21,757
5 Nature Chemistry Blunt M.O., Russell J.C., Gimenez- Lopez M.D., Taleb N., Lin X.L., Schroder M., Champness N.R., Beton P.H. Guest-induced growth of a surfacebased supramolecular bilayer 2011, V. 3, No. 1, P. 74-78 21,757
6 Nature Chemistry Yang S., Lin X., Blake A.J., Walker G.S., Hubberstey P., Champness N.R., Schroder M. Cation-induced kinetic trapping and enhanced hydrogen adsorption in a modulated anionic metal-organic framework 2009, V. 1, No. 6, P. 487-493 21,757

Результаты исследований

 

Публикации

 

D. N. Dybtsev, V. G. Ponomareva, S. B. Aliev, A. P. Chupakhin, M. R. Gallyamov, N. K. Moroz, B. A. Kolesov, K. A. Kovalenko, E. S. Shutova, V. P. Fedin. High Proton Conductivity and Spectroscopic Investigations of Metal-Organic Framework Materials Impregnated by Strong Acids. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, No. 6, P. 5161-5167. DOI: 10.1021/am500438a (IF = 5.900).
Sokhrab B. Aliev, Denis G. Samsonenko, Mariana I. Rakhmanova, Danil N. Dybtsev, and Vladimir P. Fedin. Syntheses and Structural Characterization of Lithium Carboxylate Frameworks and Guest-Dependent Photoluminescence Study. Cryst. Growth Des., 2014, 14 (9), pp. 4355–4363. DOI: 10.1021/cg500477s (IF = 4.558).
S. B. Aliev, D. G. Samsonenko, D. N. Dybtsev, S. P. Argent, A. J. Blake, M. Shcroder, V. P. Fedin. Dilithium cyclohexanediacetate: A layered coordination polymer with non-valent hydrophobic contacts. Journal of Structural Chemistry, 2014, V. 55, No. 6, pp. 1099-1100. DOI: 10.1134/S0022476614060146 (IF = 0.501).

Средний IF за 2014 год — 3,653


S. A. Sapchenko, D. N. Dybtsev, D. G. Samsonenko, R. V. Belosludov, V. R. Belosludov, Y. Kawazoe, M. Schröder and V. P. Fedin. Selective gas adsorption in microporous metal–organic frameworks incorporating urotropine basic sites: an experimental and theoretical study. Chem. Commun., 2015, 51, 13918-13921. DOI: 10.1039/C5CC05779E (IF = 6.834).
A.V. Ermolaev, A.I. Smolentsev, Y.V. Mironov. Use of [Re6Q8(CN)6]4– (Q = S, Se, Te) cluster anions and Cu(I) cationic complexes with 2,2'-bipyridine for the construction of new cyano-bridged coordination compounds. Polyhedron, 2015, V. 102, pp. 417-423. DOI: 10.1016/j.poly.2015.10.024 (IF = 2.011).
E. A. Berdonosova, K. A. Kovalenko, E. V. Polyakova, S. N. Klyamkin, V. P. Fedin. Influence of Anion Composition on Gas Sorption Features of Cr-MIL-101 Metal–Organic Framework. J. Phys. Chem. C, 2015, V. 119 (23), pp. 13098–13104. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b02861 (IF = 4.772).
Alexander E. Khudozhitkov, Daniil I. Kolokolov, Alexander G. Stepanov, Vsevolod A. Bolotov, and Danil N. Dybtsev. Metal-Cation-Independent Dynamics of Phenylene Ring in Microporous MOFs: A 2H Solid-State NMR Study. J. Phys. Chem. C, 2015, V. 119 (50), pp. 28038–28045. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b09435 (IF = 4.772).
Marsel R. Gallyamov, Danil N. Dybtsev, Denis P. Pischur, Svetlana G. Kozlova, Nikolai K. Moroz, and Vladimir P. Fedin. Fast Interchange of Coordinated and Guest Dimethylformamide Molecules in the Zinc(II) Lactate Terephthalate Metal–Organic Framework. J. Phys. Chem. C, 2015, V. 119 (44), pp. 24769–24773. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b06349 (IF = 4.772).
A.V. Virovets, Y.M. Gayfulin, E.V. Peresypkina, Y.V. Mironov, N.G. Naumov. Novel 'anti-Prussian blue' structure based on Zn2+ nodes and [Re3Mo3S8(CN)6]6– heterometallic cluster spacers and its rearrangement to Prussian blue. CrystEngComm, 2015, V. 17, No. 6, pp. 1477-1482. DOI: 10.1039/C4CE02240H (IF = 4.034).
V.A. Logvinenko, S.B. Aliev, V.P. Fedin. Thermal (kinetic) stability of the inclusion compound on the baseof Li-contain MOF [Li2(H2btc)]·dioxane. J. Therm. Anal. Calorim., 2015, V. 120, pp. 53-58. DOI: 10.1007/s10973-014-4228-y (IF = 2.042).

Средний IF за 2015 год — 4,177


Timothy L. Easun, Florian Moreau, Yong Yan, Sihai Yang and Martin Schröder. Structural and dynamic studies of substrate binding in porous metal–organic frameworks. Chem Soc Rev, 2017, 46, 239-274. DOI: 10.1039/C6CS00603E (IF = 34.09).
S. A. Sapchenko, P. A. Demakov, D. G. Samsonenko, D. N. Dybtsev, M. Schröder and V. P. Fedin. A Cryptand Metal-Organic Framework as a Platform for the Selective Uptake and Detection of Group I Metal Cations. Chem. - A Eur. J., 2017. DOI: 10.1002/chem.201605895 (IF = 5.771).
A. A. Sapianik, E. N. Zorina-Tikhonova, M. A. Kiskin, D. G. Samsonenko, K. A. Kovalenko, A. A. Sidorov, I. L. Eremenko, D. N. Dybtsev, A. J. Blake, S. P. Argent, M. Schröder and V. P. Fedin. Rational Synthesis and Investigation of Porous Metal–Organic Framework Materials from a Preorganized Heterometallic Carboxylate Building Block. Inorg. Chem., 2017. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b02713 (IF = 4.820).
M. S. Zavakhina, I. V. Yushina, D. G. Samsonenko, D. N. Dybtsev, V. P. Fedin, S. P. Argent, A. J. Blake and M. Schröder. Halochromic coordination polymers based on a triarylmethane dye for reversible detection of acids. Dalt. Trans., 2017, 46, 465–470. DOI: 10.1039/C6DT03969C (IF = 4.177).
V. G. Ponomareva, S. B. Aliev, E. S. Shutova, D. P. Pishchur, D. N. Dybtsev and V. P. Fedin. Materials with high proton conductivity above 200 °C based on a nanoporous metal–organic framework and non-aqueous ionic media. RSC Adv., 2017, 7, 403–407. DOI: 10.1039/C6RA25552C (IF = 3.289).
A. M. Cheplakova, A. O. Solovieva, T. N. Pozmogova, Y. A. Vorotnikov, K. A. Brylev, N. A. Vorotnikova, E. V. Vorontsova, Y. V. Mironov, A. F. Poveshchenko, K. A. Kovalenko and M. A. Shestopalov. Nanosized mesoporous metal–organic framework MIL-101 as a nanocarrier for photoactive hexamolybdenum cluster compounds. J. Inorg. Biochem., 2017, 166, 100–107. DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2016.11.014 (IF = 3.205).
САПЬЯНИК А.А., ЛУЦЕНКО И.А., КИСКИН М.А., СИДОРОВ А.А., ЕРЕМЕНКО И.Л., САМСОНЕНКО Д.Г., ДЫБЦЕВ Д.Н., ФЕДИН В.П.. СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ГЕТЕРОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО МОЛЕКУЛЯРНОГО КОМПЛЕКСА [CO2GD(NO3)(PIV)6(PY)2] И КООРДИНАЦИОННОГО ПОЛИМЕРА [{COGD(DMA)2}2(BDC)5]•4DMA Изв. АН. Сер. хим., 2016, №11, 2601-2606. (IF =0.579).

Средний IF за 2016 год — 7,990

 

Важнейшие результаты фундаментальных исследований научной группы

 

Cинтезированы 5 новых 3D-литиевых каркаса: [Li2(H2pml)]·C4H8O2 (1, H4pml = пиромеллитовая кислота), [Li2(H2pml)] (2), [Li(H2tatab)]·5H2O (3, H3tatab = 4,4 ', 4 "-s-триазин-1,3,5-триилтри-п-аминобензойная кислота), [Li113О)(H2O)5(Html)6]·8C4H8O2 (4, H3tml = 1,2,4-бензолтрикарбоновая или тримеллитовой кислота), а также [Li{Li(nmp)}{Li(H2O)(nmp)}{Li(nmp)2}2(H2tms)(Htms)2]·NMP·EtOH (5, H3tms = 1,3,5-бензолтрикарбоновая или тримезиновая кислота, NMP = 1-метил-2-пирролидон). Синтезы были осуществлены в сольвотермальных условиях, структура полученных соединений определена методом монокристального рентгено-структурного анализа, соединения охарактеризованы методами рентгеновской дифракции на порошке, ИК-спектроскопией и термогравиметрическим анализом. Соединения 1 и 2 обладают одинаковым составом каркаса, но различные гости определют их различное строение и топологию. Соединение 4 содержит уникальный 11-ядерный литиевый комплекс {Li11(H2O)5(RCOO)18} и содержит поры диаметром 7 Å. Кроме того, соединение 4 демонстрирует фотолюминесценцию с выраженной зависимостью от гостевого состава: нитробензол полностью гасит излучение, в то время как толуол усиливает его. Соединения с такими свойствами можно использовать как сенсоры на взрывчатые вещества.

Пять новых литий-органических каркасов было синтезировано и охарактеризовано рентгеновскими и другими методами. Темплатный эффект растворителя был обнаружен для двух топологических изомеров. Одно пористое соединение с топологией acs демонстрирует фотолюминесценцию, сильно зависящую от гостевых молекул: толуол и бензол увеличивают эмиссию света, тогда как нитробензол приводит к полному тушению.

Cинтезированы металл-органические каркасы семейства MIL-101 (мезопористые терефталаты хрома) с различными анионами в составе пористой матрицы. Исследование сорбционных свойств по отношению к азоту, водороду и метану с помощью вольюметрических и калориметрических методов позволило выявить локальный максимум теплоты адсорбции водорода при концентрации 0,7–0,9 ммоль/г, соответствующий заполнению наноразмерных тетраэдрических пустот внутри каркаса. Показано, что замещение фторида на хлорид существенно влияет на доступность этих пустот для молекул газов. Калориметрические исследования выявили специфические особенности взаимодействий адсорбат-адсорбент, что доказывает перспективность использования этого метода для исследований сорбционных характеристик металл-органических каркасов. Природа аниона в составе металл-органического каркаса терефталата хрома(III) Cr-MIL-101 оказывает существенное влияние на сорбционные свойства по отношению к водороду и метану.


Синтезирован новый металл-органический координационный полимер, который содержит криптандоподобные полости. Данные полости могут быть использованы для разделения Rb+ и Cs+, а также для их оптического детектирования. Это первый пример оптического детектирования данных катионов с использованием пористых металл-органических материалов.

Синтезирован новый гетерометаллический пивалатный комплекс состава [Li2Zn2(piv)6(py)2], при    использовании которого в качестве источника вторичных строительных блоков получена серия изоструктурных перманентопористых металл-органических координационных полимеров состава [Li2Zn2(R-bdc)3(bpy)] (где piv – пивалат-анион, py – пиридин, bdc2– – терефталат-анион, R – H, Br, NO2, NH2 заместители в бензольном кольце терефталат-аниона, bpy – 4,4’-бипиридил). Представленный подход к получению новых координационных полимеров является одним из редких примеров рационального пошагового синтеза, в ходе которого удается сохранить исходный полиядерный фрагмент в структуре полимеров, при этом полученные соединения обладают твердотельной люминесценцией, интенсивность и положение которой зависит от природы гостевых молекул. Все 4 координационных полимера селективно сорбируют диоксид углерода по отношению к метану.

 

 

Back to top