Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
TH
Tao He
Author with expertise in Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks
Achievements
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
9
(33% Open Access)
Cited by:
1,004
h-index:
32
/
i10-index:
54
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Chemically Stable Metal–Organic Frameworks: Rational Construction and Application Expansion

Tao He et al.Jul 14, 2021
ConspectusMetal–organic frameworks (MOFs) have been attracting tremendous attention owing to their great structural diversity and functional tunability. Despite numerous inherent merits and big progress in the fundamental research (synthesizing new compounds, discovering new structures, testing associated properties, etc.), poor chemical stability of most MOFs severely hinders their involvement in practical applications, which is the final goal for developing new materials. Therefore, constructing new stable MOFs or stabilizing extant labile MOFs is quite important. As with them, some "potential" applications would come true and a lot of new applications under harsh conditions can be explored. Efficient strategies are being pursued to solve the stability problem of MOFs and thereby achieve and expand their applications.In this Account, we summarize the research advance in the design and synthesis of chemically stable MOFs, particularly those stable in acidic, basic, and aqueous systems, as well as in the exploration of their applications in several expanding fields of environment, energy, and food safety, which have been dedicated in our lab over the past decade. The strategies for accessing stable MOFs can be classified into: (a) assembling high-valent metals (hard acid, such as Zr4+, Al3+) with carboxylate ligands (hard base) for acid-stable MOFs; (b) combining low-valent metals (soft acid, such as Co2+, Ni2+) and azolate ligands (soft base, such as pyrazolate) for alkali-resistant MOFs; (c) enhancing the connectivity of the building unit; (d) contracting or rigidifying the ligand; (e) increasing the hydrophobicity of the framework; and (f) substituting liable building units with stable ones (such as metal metathesis) to obtain robust MOFs. In addition, other factors, including the geometry and symmetry of building units, framework–framework interaction, and so forth, have also been taken into account in the design and synthesis of stable MOFs. On the basis of these approaches, the stability of resulting MOFs under corresponding conditions has been remarkably enhanced.With high chemical stability achieved, the MOFs have found many new and significant applications, aiming at addressing global challenges related to environmental pollution, energy shortage, and food safety.A series of stable MOFs have been constructed for detecting and eliminating contaminations. Various fluorescent MOFs were rationally customized to be powerful platforms for sensing hazardous targets in food and water, such as dioxins, antibiotics, veterinary drugs, and heavy metal ions. Some hydrophobic MOFs even showed effective and specific capture of low-concentration volatile organic compounds.Novel MOFs with record-breaking acid/base/nucleophilic regent resistance have expanded their application scope under harsh conditions. BUT-8(Cr)A, as the most acid-stable MOF yet, showed reserved structural integrity in concentrated H2SO4 and recorded high proton conductivity; the most alkali-resistant MOF, PCN-601, retained crystallinity even in boiling saturated NaOH aqueous solution, and such base-stable MOFs composed of non-noble metal clusters and poly pyrazolate ligands also demonstrated great potential in heterogeneous catalysis in alkaline/nucleophilic systems for the first time.It is believed that this Account will provide valuable references on stable MOFs' construction as well as application expansion toward harsh conditions, thereby being helpful to promote MOF materials to step from fundamental research to practical applications.
0

Zr(IV)-Based Metal-Organic Framework with T-Shaped Ligand: Unique Structure, High Stability, Selective Detection, and Rapid Adsorption of Cr2O72– in Water

Tao He et al.May 7, 2018
Dichromate is known for severe health impairments to organisms. New and valid strategies have been developed to rapidly detect and efficiently remove this pollutant. Constructing stable luminescent metal-organic frameworks (MOFs) for dichromate recognition and removal from aqueous solution could provide a feasible resolution to this problem. Herein, a new luminescent Zr(IV)-MOF, Zr6O4(OH)7(H2O)3(BTBA)3 (BUT-39, BUT = Beijing University of Technology) was constructed through the reaction of a newly designed functionalized T-shaped ligand 4,4',4″-(1 H-benzo[ d]imidazole-2,4,7-triyl)tribenzoic acid (H3BTBA) with zirconium salt. BUT-39 has a unique porous framework structure, in which Zr6 cluster acts as a rare low-symmetric 9-connected node and BTBA3- as a T-shaped 3-connected linker. As far as we know, this represents the first case of a (3,9)-connected Zr(IV)-MOF. BUT-39 could retain its framework integrity in boiling water, 2 M HCl aqueous solution, and pH 12 NaOH aqueous solution. Due to its good water stability and strong fluorescent emission, BUT-39 is then employed in fluorescence sensing for various ions in aqueous solution and shows good performance toward Cr2O72- selectively, at a low concentration and a short response time (<1 min). Simultaneously, it also exhibits excellent capacity to rapidly capture Cr2O72- (within 1 min) with a high uptake up to 1 mmol g-1. Taking advantage of its excellent stability, sensitive and selective sensing, as well as rapid and high adsorption, BUT-39 is expected to be useful in Cr2O72- detection in and removal from water.
0

Ligand Rigidification for Enhancing the Stability of Metal–Organic Frameworks

Xiu‐Liang Lv et al.Jun 10, 2019
Metal-organic frameworks (MOFs) have been developing at an unexpected rate over the last two decades. However, the unsatisfactory chemical stability of most MOFs hinders some of the fundamental studies in this field and the implementation of these materials for practical applications. The stability in a MOF framework is mostly believed to rely upon the robustness of the M-L (M = metal ion, L = ligand) coordination bonds. However, the role of organic linkers as agents of stability to the framework, particularly the linker rigidity/flexibility, has been mostly overlooked. In this work, we demonstrate that a ligand-rigidification strategy can enhance the stability of MOFs. Three series of ligand rotamers with the same connectivity but different flexibility were prepared. Thirteen Zr-based MOFs were constructed with the Zr6O4(OH4)(-CO2) n units ( n = 8 or 12) and corresponding ligands. These MOFs allow us to evaluate the influence of ligand rigidity, connectivities, and structure on the stability of the resulting materials. It was found that the rigidity of the ligands in the framework strongly contributes to the stability of corresponding MOFs. Furthermore, water adsorption was performed on some chemically stable MOFs, showing excellent performance. It is expected that more MOFs with excellent stability could be designed and constructed by utilizing this strategy, ultimately promoting the development of MOFs with higher stability for synthetic chemistry and practical applications.
0

Strengthening Layer Interaction via Dynamic Layer Attention

Kaishen Wang et al.Aug 1, 2024
In recent years, employing layer attention to enhance interaction among hierarchical layers has proven to be a significant advancement in building network structures. In this paper, we delve into the distinction between layer attention and the general attention mechanism, noting that existing layer attention methods achieve layer interaction on fixed feature maps in a static manner. These static layer attention methods limit the ability for context feature extraction among layers. To restore the dynamic context representation capability of the attention mechanism, we propose a Dynamic Layer Attention (DLA) architecture. The DLA comprises dual paths, where the forward path utilizes an improved recurrent neural network block, named Dynamic Sharing Unit (DSU), for context feature extraction. The backward path updates features using these shared context representations. Finally, the attention mechanism is applied to these dynamically refreshed feature maps among layers. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed DLA architecture, outperforming other state-of-the-art methods in image recognition and object detection tasks. Additionally, the DSU block has been evaluated as an efficient plugin in the proposed DLA architecture. The code is available at https://github.com/tunantu/Dynamic-Layer-attention.