玻璃化-脱玻璃化可调控沸石咪唑酯框架的光子与气体吸附性能
Vitrification-Devitrification Enables Tunable Photonic and Gas Sorption Properties of Zeolitic Imidazolate Frameworks
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中文总结 AI 辅助
本研究探究ZIF-4、ZIF-62晶体及对应玻璃的孔隙率，通过CO₂吸附评估微孔率，发现ZIF-4玻璃的蓝光发射随退火温度变化，揭示其光子与气体吸附性能的关联，为多功能MOF玻璃设计提供新路径。
中文摘要 AI 辅助
沸石咪唑酯框架（ZIF）玻璃是一类新兴的熔融淬火玻璃，在气体分离、储能和光学领域具有巨大应用潜力。然而，由于其无序原子结构难以解析，其固有孔隙率仍不明确。本研究系统探究了ZIF-4、ZIF-62晶体及其对应玻璃的孔隙率，195 K下的CO₂吸附可定量评估晶态和玻璃态的微孔率，从而确定ZIF玻璃的可及微孔体积。此外，建立锌基ZIF玻璃的光子性能与结构孔隙率的直接关系仍具挑战，本研究展示了优化条件下退火的ZIF-4玻璃具有显著的宽带蓝光发射，当退火温度高于玻璃化转变温度时，观测到明显的红移。通过关联光致发光演变与结构孔隙率，揭示了ZIF玻璃光子与气体吸附性能间的相互作用。这些发现为ZIF玻璃的结构-性能关系提供了新见解，为合理设计多功能MOF玻璃提供了途径。
英文摘要
Zeolitic imidazolate framework (ZIF) glasses represent an emerging family of melt-quenched glasses, which exhibit immense potential for applications in gas separation, energy storage, and optics. However, their intrinsic porosity remains elusive due to the inherent challenges in resolving their disordered atomistic structures. Here, we systematically investigate the porosity of ZIF-4 and ZIF-62 crystals and their corresponding glasses. CO2 sorption at 195 K enables quantitative assessment of microporosity in both crystalline and glassy states, allowing the accessible micropore volume of the ZIF glasses to be determined. Moreover, establishing a direct relationship between photonic properties and structural porosity in Zn-based ZIF glasses remains challenging. Here we demonstrate striking broadband blue-light emission from ZIF-4 glass annealed under optimized conditions. A pronounced red shift is observed when increasing the annealing temperature above the glass transition temperature. By correlating the evolution of photoluminescence with structural porosity, we reveal the interplay between the photonic and gas sorption properties of ZIF glasses. These findings provide new insights into the structure-property relationships of ZIF glasses and offer a pathway toward the rational design of multifunctional MOF glasses.
发表机构
- Aalborg University（奥尔堡大学）
- Haixi Institutes, Chinese Academy of Sciences（中国科学院海西研究院）
- Ewha Womans University（梨花女子大学）
- Linköping University（林雪平大学）
- South China University of Technology（华南理工大学）
- Nanjing University of Posts & Telecommunications（南京邮电大学）
- Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
- Univ Rennes 1, CNRS, ISCR (Institut des Sciences Chimiques de Rennes)（雷恩第一大学，法国国家科学研究中心，雷恩化学科学研究所）
- Diamond Light Source（钻石光源）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
