2016年5月25日晚19:00,来自吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室的于吉红院士受邀来我系学堂班为我们带来了有关“分子筛多孔功能材料的定向设计与构筑”讲座。讲座由化学学堂班的张希院士主持,化学系部分老师、本科生、研究生、博士生参加了此次讲座。
于吉红院士为我们介绍,传统的化学工作往往是从合成开始,继而确定其结构,最后试图找到其功能。而分子工程学则是逆向而行:从意欲获得的功能出发,设计分子结构,最后通过合成手段获得。结构设计与定向合成也越来越受到国内外的重视。
分子筛是一类工业上重要的固体催化剂,另外也能够组装功能客体。利用分子筛可以实现反应的择形催化。这一择形催化可以分别在反应物、中间态和产物水平上实现。传统的水热法合成分子筛,虽然操作简单,但是其中的具体生成过程却十分复杂,也难以研究。于吉红院士则通过系统合成、建立数据库并从中发现和总结规律,以求建立理论和方法,实现定向设计与合成。
在结构设计方面,结合理论模拟和密度图产生分子筛结构,可为我们实现定向设计与合成带来极大的便利。通过预测新结构、筛选可行性、并最终合成,我们可以合成出我们所要的分子筛结构。
在定向合成方面,于吉红院士通过锗原子的取代和刚性大尺寸的有机胺模板剂,高通量组合化学实现了超大孔道的构筑。这一结构在重油裂化与大分子催化转化中都有着潜在的用途。其中于吉红老师合成的ITQ-43是首例介孔-微孔多级孔晶体结构的分子筛。另外,通过手性模板和杂原子取代,我们可以实现手性孔道的构筑。这一结构在不对称催化和分离中有着潜在的应用。在以往用手性模板介导手性孔道的合成中,由于分子的柔性或与孔道结构缺少强的相互作用,很难实现手性孔道的构筑。于吉红院士通过手性模板与主体骨架结构之间的氢键作用实现了手性孔道的构筑。
在应用方面,原位限域合成负载Pd或Pd/Ni的分子筛,可以作为高效的催化制氢的催化剂。其具有超好的稳定性和优异的循环性。另外,于吉红老师实验室还在合成的过程中发现了具有超长蓝光的热活化延迟荧光材料。这一材料可能在防伪领域有着潜在的应用。
讲座结束后,于吉红院士与在座的同学、老师们进行了深入精彩的互动。
本学期,“化学学堂系列讲座”还将陆续邀请更多专家做报告,敬请关注!(姚骋波 供稿;王云鹏 摄影)


