MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017360171
■00520260202105315
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798270226299
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32285999
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a540
■1001  ▼aSu,  Shengyi.
■24510▼aZirconium-Based  Porous  Hybrid  Materials  and  Their  Applications  in  Catalysis  and  Separation
■260    ▼a[Sl]▼bNorthwestern  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a208  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-06,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Farha,  Omar  K.;Gianneschi,  Nathan  C.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Northwestern  University,  2025.
■520    ▼aZirconium  stands  out  as  a  highly  versatile  element  for  the  design  of  robust  organic-inorganic  and  hybrid  materials  based  on  its  specific  features  of  strong  oxophilicity,  high  charge  density,  and  exceptional  corrosion  resistance.  Based  on  the  Zr6O8  core,  the  molecular  assembly  of  the  widely  studied  hexa-nuclear  zirconium-oxo  cluster  stands  out  as  a  fundamental  structural  motif.  The  high  connectivity  and  modularity  of  Zr6  clusters  enable  high  chemical  and  thermal  stability.  However,  the  intrinsic  reactivity  of  Zr6  clusters  predisposes  them  to  uncontrolled  olation  and  oxolation  reactions,  which  lead  to  irreversible  aggregation  and  the  formation  of  amorphous  zirconia.  Such  aggregation  phenomenon  not  only  limits  the  stability  and  functionality  of  discrete  clusters  but  also  constrains  the  development  of  Zr-based  hybrid  materials  where  cluster  integrity  and  accessibility  are  crucial  for  catalytic  and  adsorptive  applications.To  address  this  challenge,  this  dissertation  investigates  porous  hybrid  materials  as  a  platform  to  stabilize  and  integrate  Zr6  clusters  while  retaining  their  reactivity  and  structural  identity.  Porous  materials  offer  confined  environments  and  high  internal  surface  areas  that  can  spatially  isolate  reactive  species,  thereby  suppressing  undesired  condensation.  To  achieve  these  goals,  two  major  strategies  are  deployed  here.  The  first  strategy  employs  porous  organic  polymers  encapsulation,  where  intrinsically  microporous  and  processable  organic  matrices  confine  Zr6  clusters  within  nanoscale  cavities,  preventing  their  aggregation  while  allowing  flexible  material  shaping.  The  second  strategy  leverages  metal-organic  framework  (MOF)  crystallization,  in  which  Zr6  clusters  act  as  the  secondary  building  unit  (SBU)  coordinatively  linked  by  oxygen-donor  ligands  to  form  crystalline  and  porous  frameworks.  Together,  these  design  approaches  enable  molecular  to  nanoscale  control  over  cluster  dispersion,  porosity,  and  surface  functionality.The  subsequent  chapters  detail  the  realization  and  application  of  these  strategies.  Chapter  2  introduces  Zr6  PIM  composites  that  leverage  the  microporosity  and  processability  of  polymers  of  intrinsic  microporosity  (PIMs)  to  confine  Zr6  clusters  for  catalytic  hydrolysis  of  organophosphorus  compounds.  Chapter  3  presents  a  porous  polymer  coated  Zr-MOF  system,  where  porous  synthetic  allomelanin  coatings  confer  hierarchical  porosity  and  tunable  interface  chemistry  for  hydrocarbon  separation.  Chapter  4  then  investigates  the  structural  polymorphism  of  Zr-muconate  frameworks  to  elucidate  linker  geometry  governed  topology  and  phase  transitions.  Chapter  5  extends  these  insights  to  mixed-linker  synthesis,  achieving  precise  aperture  geometry  customization  for  kinetic  hexane  isomer  separation.  Collectively,  these  studies  demonstrate  how  molecular-level  cluster  stabilization  and  framework  design  converge  to  produce  functional  porous  materials.This  work  aims  to  establish  a  unified  design  framework  for  integrating  Zr6  cluster  into  stable,  accessible,  and  tunable  porous  architectures.  By  bridging  polymer  chemistry,  coordination  chemistry,  and  materials  chemistry,  it  advances  the  understanding  of  Zr6  cluster  behavior  across  multiple  length  scales  and  introduces  practical  routes  toward  reactive,  processable,  tunable,  and  durable  Zr6-based  hybrid  porous  materials.  The  concepts  developed  in  this  dissertation  are  applicable  to  the  broader  field  of  porous  materials,  providing  generalizable  principles  for  controlling  aggregation,  enhancing  reactivity  and  selectivity,  and  contributing  to  the  design  and  discovery  of  next-generation  catalytic  and  separation  technologies  based  on  Zr  cluster  chemistry.
■590    ▼aSchool  code:  0163.
■650  4▼aChemistry
■650  4▼aInorganic  chemistry
■650  4▼aOrganic  chemistry
■653    ▼aZirconium  stands
■653    ▼aHybrid  materials
■653    ▼aHydrocarbon  separation
■653    ▼aCluster  chemistry
■653    ▼aPorous  materials
■690    ▼a0485
■690    ▼a0488
■690    ▼a0490
■71020▼aNorthwestern  University▼bChemistry.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-06B.
■790    ▼a0163
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360171▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서