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
Международная научно -исследовательская лаборатория "Невалентные взаимодействия в химии материалов"

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Химия

Томск

Реснати Джузеппе

Италия

2021-2023

Лаборатория СВЧ-активации каталитических процессов

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Химия

Москва

Салми Тапио Олави

Финляндия

2021-2023

Спиновая гиперполяризация

Институт "Международный томографический центр" Сибирского отделения Российской академии наук

Химия

Новосибирск

Боденхаузен Джеффри

Франция, Нидерланды

2021-2023