超疏水材料在油水分离、自清洁、防冰、防腐蚀等领域具有广泛应用。目前该类材料多依赖于含氟聚合物，存在成本高、潜在环境危害等问题，因此开发基于低成本、低毒性原料的超疏水材料一直备受关注。多孔配位聚合物（PCPs）/金属有机框架（MOFs）因其结构可设计、性质可调而受到广泛研究，可通过选择合适构建单元调节其亲疏水性。然而，目前已报道的超疏水PCPs仍然有限，且大多依赖长烷基、氟烷基或复杂芳香配体实现功能化。近年来，研究趋势逐渐转向采用低成本、低毒性的原料（如Al(III)-羧酸盐骨架）制备高稳定性PCPs，但其高质量单晶的生长仍较为困难。
中山大学张杰鹏教授、周东东教授等研究人员报道了一种简单的铝基配位聚合物[Al(OH)(ba) 2 ]（MCF-66，Hba = 苯甲酸），该聚合物可由多种低成本原料轻松合成。例如，基于Hba与Al(OH) 3 （原料成本约为1美元/公斤）之间的简单酸碱反应，无需任何溶剂或添加剂，即可以接近100%的收率合成MCF-66，且仅以水为副产物。MCF-66由排列不紧密的蝶形链组成，其疏水性苯环暴露于晶体表面，从而赋予其超疏水性。压片样品的水接触角高达152°，滑动角 < 3°，表明MCF-66是一种罕见的超疏水材料。尽管链间形成的孔道尺寸极小（最小截面约 2.2 × 3.6 Ų），理论仅能容纳H 2 分子，但孔道具有柔性，可在吸附气体时发生结构膨胀（体积可扩大约 8.2%），可以吸附各种小分子，并对正构烷烃( n -C 4 H 10 ) /异构烷烃( i- C 4 H 10 )混合物表现出特殊的分离性能。MCF-66 还可以直接生长在铝网上，在分层油水混合物和乳化油水体系中均表现出高效分离能力，渗透率高达8.8 × 10 3 L m -2 h -1 bar -1 ，水含量可从 1% 降至 0.04%。材料循环使用10次后性能不变，稳定性良好。
相关研究成果以“Basic Aluminum Benzoate is Low-Cost, Porous, and Superhydrophobic”为题发表在J. Am. Chem. Soc.上。
该研究报道了一种简单的铝基配位聚合物[Al(OH)(Ba)₂]（MCF-66，Hba =苯甲酸），该材料可由多种低成本原料简便合成。例如，基于Hba与Al(OH)₃之间简单的酸碱反应（原料成本约1美元/千克），可以在不使用任何溶剂或添加剂的情况下以接近100%的产率合成MCF-66，且水是唯一的副产物。MCF-66由排列疏松的蝶形链构成，疏水苯环暴露于晶体表面，从而赋予其超疏水性。其压制片的水接触角高达152°，证实了MCF-66是一种罕见的超疏水材料。尽管链间形成的离散小孔仅略大于H₂分子，但该材料能够变形以吸附各种小分子，并对正丁烷/异丁烷混合物表现出特殊的分离行为。MCF-66还可直接在铝网上生长，用于高效油水分离（通量为8.8×10³ L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹）。
超疏水材料可应用于油水分离、自清洁、防冰和防腐蚀等多个领域。目前，超疏水材料大多使用氟聚合物制备，这类材料相对昂贵且存在潜在的环境危害。因此，长期以来，基于低成本和低毒性原料的超疏水材料一直受到特别关注。
多孔配位聚合物（PCPs）或金属‑有机框架（MOFs）因其结构多样化、可设计和灵活可调等优势，已在多个领域引起广泛兴趣。例如，通过合理选择分子构筑单元，可以调节PCPs的亲水性/疏水性。然而，目前报道的超疏水PCPs仍然非常稀少，且大多需要通过长烷基链、氟烷基或含有芳烃末端基团的非常复杂的配体进行功能化获得。除特定的功能或性质外，近年来，基于低成本和低毒性原料（如Al(III)-羧酸框架）合成高稳定性PCPs的研究日益受到重视。然而，对于Al(III)-羧酸框架而言，获得适用于衍射分析的高质量单晶尤为困难。
这项研究发现添加螯合酸有助于生长简单的铝基配位聚合物MCF-66的单晶。螯合酸可作为调节剂，用于合成其他难以结晶的配位聚合物的单晶。尽管一维配位聚合物MCF-66的分子排列近乎紧密，但它仍展现出有趣的柔性和对多种小分子的吸附/分离性能。MCF-66的蝶形链状结构屏蔽了配位球上的亲水位点，使其具有超疏水性。MCF-66的组成简单，不仅可以使用多种低成本原料进行简便高效的合成，还可以直接在铝网表面生长，用于高效的油水分离。这些结果可为低成本金属有机框架（MOF）的设计、合成和应用提供借鉴。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c12200
（来源：网络版权属原作者 谨致谢意）
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