Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Шродер Мартин Великобритания
Номер договора
14.Z50.31.0006
Период реализации проекта
2014-2016
Заведующий лабораторией

По данным на 30.01.2020

27
Количество специалистов
27
научных публикаций
2
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Особенность металлоорганических координационных полимеров, которыми занимаются сотрудники лаборатории, состоит в огромных перспективах: в рамках молекулярного дизайна можно соединять вместе отдельные фрагменты определенной геометрии в структуры заданной формы, при этом число таких возможных структур огромно и, что особенно важно, эти соединения обладают рядом уникальных свойств, в том числе рекордными показателями пористости. Новые материалы, созданные на основе этих полимеров, имеют огромный технологический потенциал, и могут применяться в самых разных областях, от хранения водородного топлива и тонкой очистки газов и биологически активных веществ до создания сенсоров нового типа.

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

Приоритет СНТР: б

Цели и задачи

Направления исследований: Химия пористых материалов, металл-органические каркасы, координационные полимеры, адсорбция газов, хранение и разделение веществ, гетерогенный катализ, люминесценция и сенсорные свойства, материалы для ионного транспорта

Цель проекта: Синтез и исследование свойств пористых металл-органических координационных полимеров с целью осуществления научного прорыва в области пористых сорбентов, мембран, катализаторов, сенсоров и многих других материалов


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Проведены эксперименты по целенаправленной функционализации органических лигандов мезопористого каркаса MIL с целью получения химически устойчивых каталитических систем. Изучены аспекты замещения органических лигандов в пористом координационном полимере методами твердотельного ЯМР. Обнаружена необычно низкая энергия активации в процессе замещения и сделаны предположения о его механизме.
  • Исследованы сорбционные свойства пористых координационных полимеров. Получены количественные характеристики по удельной поверхности, объему пор, теплоте адсорбции. Обнаружены латеральные взаимодействия сорбтив-сорбтив при сорбции водорода в каркас MIL. Для микропористого координационного каркаса [Zn2(tdc)2(dabco)] обнаружена необычно высокая адсорбция CO2, в два раза превышающая сорбцию аналогичного соединения [Zn2(bdc)2(dabco)]. Квантовохимическое моделирование и рентгеноструктурные данные показали, что дополнительные центры связывания локализуется на гетероатомах серы органического лиганда, что является достаточно неожиданным фактом, т.к. до сих пор считалось, что сильными сорбционными центрами в пористых координационных полимерах могут быть только координационно-ненасыщенные катионы металлов. Полученная информация позволит не только направленно получать новые пористые материалы с высокими сорбционными характеристиками, но и улучшать свойства уже известных сорбентов.
  • Синтезирован новый пористый координационный полимер ZFU в кристаллической структуре которого реализуются анионные полости, с внутренним размером, достаточным для включения катионов щелочных металлов. Были проведены реакции замещения, и обнаружено включение катионов в эти полости с образованием комплексов по типу криптандов. Было обнаружено, что включение щелочных металлов приводит к заметному понижению интенсивности фотолюминесценции каркаса координационного полимера.
  • Изучены свойства композитных материалов с рекордными значениями протонной проводимости на основе микро- и мезопористых координационных полимеров с включенными в их полости фазами кислоты или кислых солей. Методами рентгенофазового анализа и электронной микроскопии было показано, что включение кислых фаз, как правило, не приводит к разрушению пористой структуры матрицы, однако гидролитическая устойчивость существенным образом зависит от качества приготовления исходного координационного полимера. Анализ экспериментальных зависимостей протонной проводимости материалов от температуры и влажности атмосферы позволил сделать вывод о механизме протонного переноса в образцах. Полученные данные демонстрируют высокий потенциал подхода, используемого в настоящем исследовании.
  • Были получены координационные полимеры с каталитическими центрами основной природы, изучена реакция Генри и сделаны выводы о факторах, влияющих на выход и селективность каталитических процессов. Были разработаны оригинальные методики и синтезированы наночастицы Au и Pd в микрополостях координационных каркасов MIL и HKUST с различным содержанием платиновых металлов.

Образование и переподготовка кадров:

  • Защиты: 1 докторская диссертация, 6 кандидатских диссертаций, более 10 выпускных квалификационных работ бакалавра.

  • Организованы 3 новых обучающих курса для студентов НГУ и аспирантов ИНХ СО РАН: «Материалы и их свойства» (2014 г.), «Актуальные аспекты химии металл-органических координационных полимеров» (2015 г.), «Актуальные аспекты химии кластерных соединений и материалов» (2016 г.).

  • Ежегодно в лаборатории проходят стажировку в рамках курсовых работ около 10 студентов НГУ разных курсов.

  • Сотрудники лаборатории участвовали в организации и чтении лекций для научных школ, проводимых на базе ИНХ СО РАН, НГУ и БГУ (Бурятский государственный университет)

Сотрудничество:

  • Ноттингемский университет (Великобритания), Университет Тохоку (Япония), НИЦ «Курчатовский институт» (Россия), Томский государственный университет (Россия), Институт общей и неорганической химии РАН (Россия): совместные исследования

  • Манчестерский университет (Великобритания), Томский государственный университет (Россия): стажировки сотрудников
Скрыть Показать полностью
Sapchenko S.A., Dybtsev D.N., Samsonenko D.G., Belosludov R.V., Belosludov V.R., Kawazoe Y., Schröder M., Fedin V.P.
Selective Gas Adsorption in Microporous Metal-Organic Frameworks Incorporating Urotropine Basic Sites: an Experimental and Theoretical Study. Chemical Communications 51(73): 13918–13921 (2015).
Sapchenko S.A., Demakov P.A., Samsonenko D.G., Dybtsev D.N., Schröder M., Fedin V.P.
A Cryptand Metal-Organic Framework as a Platform for the Selective Uptake and Detection of Group I Metal Cations. Chemistry – A European Journal 23(10): 2286–2289 (2017).
Zavakhina M.S., Yushina I.V., Samsonenko D.G., Dybtsev D.N., Fedin V.P., Argent S.P., Blake A.J., Schröder M.
Halochromic Coordination Polymers Based on a Triarylmethane Dye for Reversible Detection of Acids. Dalton Transactions 46(2): 465–470 (2017).
Bolotov V.A., Kovalenko K.A., Samsonenko D.G., Han X., Zhang X., … Fedin V.P., Dybtsev D.N., Schröder M.
Enhancement of CO2 Uptake and Selectivity in a Metal-Organic Framework by the Incorporation of Thiophene Functionality. Inorganic Chemistry 57(9): 5074–5082 (2018).
Easun T.L., Moreau F., Yan Y., Yang S., Schröder M.
Structural and dynamic studies of substrate binding in porous metal–organic frameworks. Chemical Society Reviews 46(1): 239–274 (2017).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория колебательной спектроскопии и химической визуализации

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук"

Химия

Новосибирск

Казарян Сергей Гургенович

Великобритания

2019-2021

Лаборатория физики поверхности и катализа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова"

Химия

Владикавказ

Заера Франциско

США

2019-2021

Лаборатория химического дизайна новых многофункциональных материалов

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Химия

Екатеринбург

Миньон Антуан Бернар Поль

Франция

2019-2021