多孔材料因其高比表面积、良好的吸附性、渗透性等特性,在催化、吸附、能量存储、传感器、电子设备、生物医学工程等领域都有着广泛的应用前景。但对其结构的进一步探索却存在技术难点和挑战。本文将着重讨论多孔材料结构解析的关键问题及解决方案。
材料的晶体结构决定了其理化性质,深入解析材料的晶体结构对于后续性质的研究是非常必要的。对于多孔材料,一方面因为其晶胞往往都较大,粉末X射线衍射峰重叠比较严重,导致难以获得准确的衍射强度,给结构解析来带很大挑战。此外,很多金属-有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)等多孔材料,由于其超大的孔道结构,孔道中常存在有无序的溶剂分子,同时,衍射分辨率较差,也使得数据难以使用常规的直接法进行解析。
对于很多的多孔材料,研究者通常可以通过其他手段确定配体和金属簇的结构信息,如:X射线衍射技术(XRD),电子显微技术,光谱学方法等,其中MicroED微晶电子衍射技术在当下拥有明显的优势,其利用电子束对微小晶体样品进行衍射分析的技术,可以解析出分子或材料的三维结构。与传统的X射线衍射相比,MicroED微晶电子衍射技术不仅能够处理更小的晶体,还能在较低剂量下获得高质量的数据,极大地拓宽了结构研究的边界。