设置星标：金属有机框架（具体操作见文末动图）

金属有机骨架（MOF）材料作为一种重要的有机-无机杂化多孔材料，在气体吸附分离、催化、传感、固体导体、生物医学等方面显示出广泛的潜在应用价值。其中，氧元素在形成过程中起着关键作用。框架。 它在结构、主客体相互作用、离子传导、催化等过程中发挥着关键作用。 因此，通过17O固体核磁性获得金属有机骨架中氧原子的局域几何结构和成键特征，并区分化学不等式和晶体不等式。 氧位点具有重要意义。 然而，17O是一个四极核（I=5/2），自然丰度极低（0.038%）。 金属有机骨架的超低自然丰度和低密度导致 17O 核磁性灵敏度较低。 同时，金属有机骨架中的氧元素通常以羧基氧、羟基氧、配位水分子等形式存在，导致局部环境对称性。 低时，明显受四极效应影响，严重影响光谱分辨率。

近日，南开大学材料科学与工程学院稀土与无机功能材料研究中心徐军副教授与法国甘教授等团队合作，在35.2T磁场下成功获取并分析金属来自美国的哲宏和来自加拿大西安大略大学的黄一宁教授。 有机骨架材料的超高分辨率17O一维和二维核磁共振谱，从而揭示金属有机骨架的超精细结构信息。

在之前的工作中，徐军等人。 利用同位素标记结合21.1 T高强度磁场，获得了金属有机骨架α-甲酸镁的高质量17O NMR谱。 然而，受光谱分辨率的限制，只能识别出两种结构。 不同配位模式下的氧（J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 16953）。 由于四极效应对光谱的影响与磁场强度有关，磁场强度越高，理论分辨率越高。 在这项工作中，何和徐军与美国国家强磁场实验室合作，在其35.2 T稳态超高磁场下开展了17O核磁实验。 在此条件下，一维17O核磁共振谱的分辨率显着提高，并进一步结合三量子魔角旋转实验方法，得到了α-甲酸镁前后的超高分辨率二维核磁共振谱。激活后终于成功获得。

随后，作者通过分析二维和一维核磁共振谱发现，虽然α-甲酸镁中的6μ1-羧基氧（或6μ2-羧基氧）的化学环境几乎相同，但相当多的通过35.2 T下的17O固态核磁实验可检测到其中的一部分，并结合高精度密度泛函理论计算，可识别α-甲酸镁中全部12个氧位点。 金属有机骨架的活化通常是其投入应用前的预处理步骤，因此研究活化过程对金属有机骨架结构的影响具有重要意义。 据了解，α-甲酸镁在活化前后仍保持其原有的骨架结构，晶胞参数仅有微小变化。 然而，在35.2 T下，α-甲酸镁的17O NMR谱在活化前后发生了显着变化。 不同氧位点的NMR参数比较揭示了孔道中的DMF分子与孔道内壁之间非常规的C−H相互作用...O氢键和范德华相互作用。 值得一提的是，在21.1 T下，α-甲酸镁活化前后的17O NMR谱几乎相同，从而证明了超高磁场在挖掘金属有机骨架精细结构信息方面的巨大潜力。

这一结果最近发表在 ACS 杂志上。 徐军副教授为该文章的共同第一作者和共同通讯作者。

原文（扫描或长按二维码识别后直接进入原文页面）：

, 更精细的 MOF: 17O 固态 NMR (35.2 T)

,# 徐军,#,* 王, 陈, 洪刚, 甘,* , ,* 蒋, 郑安民, Bryan EG , 黄*

J. Am. 化学。 社会学会，2020精金框架，DOI：10.1021/jacs。

作者信息

徐军博士，南开大学材料科学与工程学院副教授、硕士生导师，北京理化分析测试技术学会光谱分会主任。 2008年获得北京大学学士学位，2013年获得加拿大西安大略大学博士学位。2014年至2017年、2017年至2018年在加州大学伯克利分校、苏黎世联邦理工学院从事博士后研究，分别是瑞士。 9月考入南开大学。 主要研究方向是建立和发展利用固态核磁共振技术研究稀土和无机功能材料的方法，并基于构效关系研究设计和合成新型稀土能源材料。 相关领域发表SCI论文40余篇，包括J. Am. 化学。 社会学，高级。 马特，安吉。 化学。 国际。 编辑，物理学杂志。 化学。 Lett.，作为一部作品或信件出版。 化学。 Mater.等，参与撰写《之与》。

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