近日，應(yīng)國際學(xué)術(shù)期刊Advanced Materials邀請，精密測量院研究員徐君和研究員鄧風(fēng)科研團(tuán)隊撰寫了題為 “Recent Advances of Solid-State NMR Spectroscopy for Microporous Materials”的綜述論文。該文對近10年固體核磁共振（NMR）技術(shù)的發(fā)展以及在微孔材料中的重要研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)與評述。

　　微孔材料（孔徑< 2nm ）包括沸石分子篩、 金屬有機(jī)框架材料(MOFs)、 共價有機(jī)框架材料(COFs)、 多孔芳香骨架材料(PAFs)、 氫鍵有機(jī)骨架材料（HOFs）、多孔層狀材料等方面， 在工業(yè)催化、吸附與分離、氣體儲存、化學(xué)傳感、藥物控釋等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。研究并理解微孔材料結(jié)構(gòu)與性能之間內(nèi)在的構(gòu)效關(guān)系對應(yīng)發(fā)展與應(yīng)用高性能材料都具有十分重要的意義。固體NMR作為晶體學(xué)衍射方法的重要補(bǔ)充，能從原子分子水平揭示原子核的化學(xué)環(huán)境以及化學(xué)鍵/空間連接網(wǎng)絡(luò)，并且不受材料體系有序度的影響和制約，已成為研究微孔材料結(jié)構(gòu)性質(zhì)的重要實驗手段。微孔材料元素組成、多維結(jié)構(gòu)以及其具有的多功能性給固體NMR譜學(xué)表征帶來很多挑戰(zhàn)，近些年來固體NMR技術(shù)與方法處于快速發(fā)展階段，高場強(qiáng)、高轉(zhuǎn)速、超極化技術(shù)（如DNP、PHIP）以及先進(jìn)的脈沖實驗方法提升了固體NMR的研究能力，拓展了其在微孔材料中應(yīng)用的寬度和深度。

　　該文首先總結(jié)了近年來固體NMR方法與譜儀技術(shù)方面的進(jìn)展，介紹了如何關(guān)聯(lián)NMR參數(shù)與材料結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，針對分子篩、MOFs、COFs以及層狀化合物等多種微孔材料的微觀結(jié)構(gòu)與分子動態(tài)學(xué)研究中的挑戰(zhàn)性問題，通過具體實例闡述了各類固體NMR方法的應(yīng)用以及所獲得的重要信息，主要內(nèi)容包括：（1）多核和多維固體NMR技術(shù)研究分子篩催化劑的骨架單元、催化劑活性中心的精細(xì)結(jié)構(gòu)，探測催化反應(yīng)中間體及其與活性中心的相互作用，揭示反應(yīng)機(jī)理；（2）觀測MOFs骨架金屬中心配位環(huán)境、有機(jī)配體連接，示蹤常見氣體在其孔道內(nèi)的吸附和分子運(yùn)動，研究吸附客體分子與MOFs作用方式和作用位點；（3）通過固體NMR研究COFs堆積形式、COFs對環(huán)境污染物的捕獲、COFs上的分子催化、PAFs分子柔性及與客體分子相互作用等重要的科學(xué)問題，（4）固體NMR在多孔層狀材料中的應(yīng)用，如獲得氧化石墨烯的插層、層狀雙氫氧化物材料的組分定量和空間分布、層狀硅酸鹽的配位狀態(tài)等信息。最后作者對固體NMR技術(shù)在微孔材料研究中存在的挑戰(zhàn)以及未來發(fā)展方向進(jìn)行了討論與展望。

　　該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院以及湖北省科技廳的支持。

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202002879

用于微孔材料研究的固體NMR譜學(xué)