微波辅助法合成金属有机骨架
《铁基金属有机框架及其衍生物制备与应用研究》范文

《铁基金属有机框架及其衍生物制备与应用研究》篇一一、引言近年来,铁基金属有机框架(MOFs)及其衍生物作为一种新型的多功能材料,在化学、材料科学、生物医学等领域引起了广泛的关注。
MOFs具有高度可调的孔径、大的比表面积、良好的化学稳定性以及优异的吸附性能等优点,使其在气体储存与分离、催化、传感、药物传递和生物医学等领域展现出巨大的应用潜力。
本文将重点探讨铁基金属有机框架及其衍生物的制备方法、性质以及应用领域的研究进展。
二、铁基金属有机框架的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是制备MOFs及其衍生物的常用方法之一。
该方法通过在密闭的反应釜中,将金属盐和有机配体溶解在适当的溶剂中,通过加热使反应体系达到一定的温度,促使MOFs的形成。
该方法具有操作简便、反应条件温和等优点。
2. 溶液扩散法溶液扩散法是通过将金属盐和有机配体的溶液缓慢扩散,使两者在界面处发生反应,从而形成MOFs。
该方法可以有效地控制MOFs的晶体尺寸和形貌,有利于研究其结构与性能之间的关系。
3. 微波辅助法微波辅助法是利用微波辐射技术,在短时间内使金属盐和有机配体发生反应,快速制备MOFs。
该方法具有反应时间短、产率高、能耗低等优点。
三、铁基金属有机框架衍生物的制备铁基金属有机框架衍生物主要包括MOFs的碳化、硫化、磷化等产物。
这些衍生物具有良好的电化学性能和催化性能,在能源存储与转化、电催化等领域具有广泛的应用。
制备方法主要包括高温煅烧、化学气相沉积等。
四、铁基金属有机框架及其衍生物的性质与应用1. 气体储存与分离铁基金属有机框架具有高的比表面积和可调的孔径,使其成为气体储存与分离的理想材料。
其衍生物则具有良好的化学稳定性和高的吸附性能,可应用于氢气、甲烷等气体的储存与分离。
2. 催化应用铁基金属有机框架及其衍生物具有良好的催化性能,可应用于多种有机反应中。
例如,其衍生物在电催化领域具有优异的表现,可应用于燃料电池、超级电容器等能源设备的制备。
微波法合成mof

微波法合成mof
随着科技的不断发展,人们对于材料的需求也越来越高。
其中,金属有机框架(MOF)作为一种新型材料,因其具有高度可控性、多样性和可重复性等特点,被广泛应用于气体吸附、分离、催化、传感等领域。
而微波法合成MOF则是一种快速、高效、环保的制备方法,受到了越来越多的关注。
MOF是由金属离子和有机配体组成的三维网状结构,其结构稳定性和孔道大小可以通过选择不同的金属离子和有机配体来调控。
传统的MOF合成方法需要长时间的反应和高温高压条件,而微波法合成MOF则可以在较短时间内完成反应,并且不需要高温高压条件,因此具有很大的优势。
微波法合成MOF的原理是利用微波辐射加速反应速率,从而缩短反应时间。
在反应过程中,微波辐射会使反应物分子产生振动和摩擦,从而提高反应物分子之间的碰撞频率和能量,促进反应的进行。
同时,微波辐射还可以提高反应物分子的温度,从而加速反应速率。
微波法合成MOF的具体步骤包括:首先将金属离子和有机配体混合均匀,然后将混合物放入微波反应器中,进行微波辐射反应。
反应时间一般在几分钟到几小时之间,反应后得到的产物可以通过洗涤和干燥等步骤进行后处理。
微波法合成MOF具有很多优点,例如反应时间短、反应条件温和、
产物纯度高、操作简单等。
同时,微波法合成MOF还可以实现大规模生产,从而满足工业化生产的需求。
因此,微波法合成MOF在未来的应用前景非常广阔。
微波法合成MOF是一种快速、高效、环保的制备方法,具有很大的优势。
随着科技的不断发展,微波法合成MOF将会在气体吸附、分离、催化、传感等领域得到广泛应用。
微波法合成mof

微波法合成mof
微波法合成MOF是一种快速、高效的方法,用于制备金属有机框架材料(MOFs)。
这种方法可以在短时间内制备具有高比表面积和孔隙率的MOFs,并且可以通过调节反应条件来控制产物的形貌和性质。
微波法合成MOFs的基本原理是利用微波能量加速反应速率,从而在短时间内完成合成反应。
在这个过程中,金属离子和有机配体在微波场的作用下,快速反应形成MOFs。
与传统的热合成方法相比,微波法合成MOFs具有以下优点:
1. 反应速率快:微波能够在短时间内加速反应速率,从而实现快速合成。
2. 产物质量均一:微波能够均匀加热反应体系,避免了产物质量不均匀的问题。
3. 产物纯度高:由于反应速率快,微波法可以在较短的时间内完成反应,从而减少产物的杂质。
4. 产物形貌可控:微波合成MOFs的反应条件可以通过调节微波功率、反应时间和反应物比例等来控制产物的形貌和性质。
因此,微波法合成MOFs已成为一种受到广泛应用的合成方法,可用于制备各种MOFs,包括具有特定形貌和性质的MOFs,以满足不同领域的应用需求。
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金属有机框架多孔材料的制备及其应用研究

金属有机框架多孔材料的制备及其应用研究一、本文概述金属有机框架(MOFs)多孔材料作为一种新兴的功能材料,近年来在化学、材料科学和工程等领域引起了广泛关注。
由于其独特的结构和性质,MOFs在气体存储、分离、催化、传感和药物输送等领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在全面综述MOFs多孔材料的制备方法,探讨其结构特点与性能之间的关系,并深入分析MOFs在多个领域的应用研究进展。
文章将首先介绍MOFs的基本概念、分类及特点,随后重点讨论不同制备方法的优缺点,包括溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等。
在此基础上,本文将综述MOFs在气体吸附与存储、催化、化学传感、生物医学等领域的应用实例,并展望其未来的发展趋势和挑战。
通过本文的阐述,旨在为MOFs多孔材料的制备和应用研究提供全面的理论支撑和实践指导。
二、金属有机框架多孔材料的制备方法金属有机框架(MOFs)多孔材料的制备是MOFs应用的基础,其制备方法的选择直接影响着MOFs的结构、形貌和性能。
目前,常用的MOFs制备方法主要包括溶液法、水热/溶剂热法、微波辅助法、机械化学法以及电化学法等。
溶液法:溶液法是最常用的MOFs制备方法之一。
通常,将金属盐和有机配体溶解在适当的溶剂中,通过控制反应条件(如温度、pH 值、浓度等),使金属离子与有机配体在溶液中自组装形成MOFs。
这种方法操作简单,但通常需要较长的反应时间。
水热/溶剂热法:水热/溶剂热法是在高温高压的条件下,利用溶剂(如水或其他有机溶剂)的物理化学性质,促进金属离子与有机配体的反应,从而制备MOFs。
这种方法可以加速反应速率,制备出结晶度高、形貌规整的MOFs。
微波辅助法:微波辅助法是利用微波产生的快速加热和均匀加热效应,促进MOFs的快速合成。
这种方法具有反应时间短、能耗低、产物纯度高等优点,是近年来备受关注的一种MOFs制备方法。
机械化学法:机械化学法是通过机械力(如研磨、球磨等)促进金属盐和有机配体之间的反应,制备MOFs。
金属有机框架材料的合成与性质研究报告

金属有机框架材料的合成与性质研究报告一、引言金属有机框架材料(MetalOrganic Frameworks,MOFs)是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性网络结构的新型多孔材料。
由于其具有高比表面积、可调的孔径和孔容、多样的结构和功能等特点,在气体存储与分离、催化、药物传递、传感等领域展现出了巨大的应用潜力,因此成为了材料科学领域的研究热点之一。
二、金属有机框架材料的合成方法(一)溶剂热法溶剂热法是合成 MOFs 最常用的方法之一。
将金属盐、有机配体和溶剂放入密闭的反应容器中,在一定的温度和压力下反应一段时间,使金属离子与有机配体发生配位反应,形成 MOFs 晶体。
这种方法操作简单,反应条件易于控制,能够得到高质量的晶体。
(二)水热法水热法与溶剂热法类似,只是以水作为反应溶剂。
水热法具有成本低、环境友好等优点,但对于一些在水中溶解度较小的配体,可能不太适用。
(三)微波辅助合成法微波辅助合成法是利用微波辐射来加速反应进程。
微波能够使反应体系迅速升温,缩短反应时间,提高反应效率,同时还能得到粒径较小、分散性较好的 MOFs 晶体。
(四)电化学合成法电化学合成法是通过在电解池中施加电流,使金属离子在电极表面与有机配体发生配位反应,形成 MOFs 薄膜或纳米结构。
这种方法可以实现对材料的形貌和结构的精确控制。
三、金属有机框架材料的性质(一)孔隙性质MOFs 具有高比表面积和丰富的孔隙结构。
其孔径大小和孔隙率可以通过选择不同的金属离子和有机配体进行调控。
这些孔隙为气体分子、小分子有机物等的吸附和存储提供了空间。
(二)化学稳定性MOFs 的化学稳定性取决于金属离子和有机配体的性质以及它们之间的配位键强度。
一些 MOFs 在水、酸、碱等环境中容易发生结构坍塌,而另一些则具有较好的化学稳定性。
(三)热稳定性热稳定性是 MOFs 在实际应用中需要考虑的重要因素之一。
一般来说,含有较强配位键和刚性结构的 MOFs 具有较高的热稳定性。
新型金属有机骨架材料的制备及其吸附性能

新型金属有机骨架材料的制备及其吸附性能一、本文概述随着科学技术的不断发展,新型金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)作为一种具有高度多孔性和可调性的新型纳米材料,其在吸附、分离、催化、药物输送等领域的应用日益广泛。
本文旨在探讨新型金属有机骨架材料的制备方法,并深入研究其吸附性能,以期为MOFs材料的应用提供理论支持和实验依据。
本文将首先概述金属有机骨架材料的基本概念、分类及其发展历程,然后详细介绍几种常用的制备方法,包括溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等。
接着,文章将探讨这些新型材料的吸附性能,包括吸附机理、影响因素以及吸附性能的优化等。
本文还将对金属有机骨架材料在环境修复、气体储存与分离、催化等领域的应用前景进行展望。
通过本文的研究,我们期望能够深入了解新型金属有机骨架材料的制备技术,揭示其吸附性能的内在规律,为MOFs材料的进一步应用提供有力支持。
我们也希望本文的研究成果能够为相关领域的科研人员提供有益的参考和启示,共同推动金属有机骨架材料的研究和发展。
二、文献综述金属有机骨架材料(MOFs)作为一类新型多孔材料,自其问世以来,就因其独特的结构和性质吸引了广泛的关注。
MOFs由无机金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接形成,具有高的比表面积、规则的孔道结构以及可调的功能性,因此在气体存储与分离、催化、传感器、药物传递等领域展现出巨大的应用潜力。
近年来,随着MOFs材料的快速发展,研究者们不仅关注其结构设计与合成,还深入研究了其在各种应用场景中的性能表现。
特别是在吸附领域,MOFs的优异性能得到了充分体现。
例如,某些MOFs材料因其特定的孔径和表面化学性质,能够高效吸附并分离氢气、甲烷、二氧化碳等气体,为清洁能源的存储与运输提供了新的解决方案。
MOFs材料在液体吸附方面同样表现出色。
其有序的孔道结构和高度的可定制性使得MOFs能够针对特定污染物进行高效吸附,如重金属离子、有机染料等。
微波辅助法合成金属有机骨架

微波辅助法合成金属有机骨架微波加热在有机化学中,使用了几十年,直到最近才应用于制备多维的配位聚合物,通常称为金属–有机框架(MOF)。
微波加热使反应所需时间短,快速的结晶成核力学和生长,和高产量的理想产品,产品能够很容易地被分离出来,且而几乎没有副产物。
这些具有较好性质的材料从过去经济可行时期被系统研究出来的角度来看,金属有机骨架的研究是极为重要的。
强调的是纳米晶体可以直接应用功能化设备上。
1 引言超级分子化学的分支被称作“晶体工程”,它主要研究的是大分子网状物的构成,它的可预测的拓扑学和性质是有其独特的祖坟的化学性质控制的。
Desiraju 和Etter的关于通过氢键有机晶体组装的研究认为是晶体工程的开端。
Hoskins 和Tobson描述了基于共价键的金刚石型骨架的设计,拓展了配位键的概念,现在是人们所熟知的金属有机骨架、配位聚合物或者配位骨架。
共价键影响产物的性质,尤其是高度孔状结构的设计,这个孔状结构要求达到主体的交换和气体储存的要求,并且拥有催化性质、电学性质、磁性以及荧光性质。
有机配体和金属离子作为“主要的结构单元”,和作为“第二结构单元”的多齿配体,形成聚合物。
这两个术语都引自沸石化学。
遗憾的是,和沸石不同的是,金属阳离子和有机配体可能的结合方式是无穷大的,因此,我们仍然不能预测任何特殊的结构形成何种结构。
金属有机骨架的合成方法的发展分为三个阶段。
第一阶段,在过去的几个世纪,人们用蒸发溶剂的方法在非常小的容器里制备较大单晶,制备时间从几周到几个月不等。
第二阶段,借鉴传统的沸石合成方法——溶剂热法开始被应用,实验所需时间缩短到几天。
虽然微晶通常能够在这些条件下得到,但是这个方法被改进后可以获得单晶。
目前面临的工作是进一步缩短反应时间,大大增加产率和功能化材料。
目前研究的主要目的是,能够形成产业化。
微波法将很快取代传统的溶剂热合成法,溶剂热合成法利用的是传统加热方法,而且已经有关于微波法制备金属有机骨架的文章发表。
金属有机骨架体系结构对溶剂、pH、摩尔比和温度依赖性

第48卷第9期 当 代 化 工 Vol.48,No.9 2019年9月 Contemporary Chemical Industry September ,2019收稿日期:2018-10-15作者简介:赵正卫(1985-),男,黑龙江省大庆市人,工程师,硕士,2011年毕业于东北石油大学材料学专业,从事化工管道材料设计工作。
E-mail :zhaozw-ds@ 。
金属有机骨架体系结构对溶剂、pH 、摩尔比和温度依赖性赵正卫,席忠亮,王海涛(大庆石化工程有限公司, 黑龙江 大庆 163714)摘 要:合成具有特定结构且有着某种性质的功能性材料是材料科学的战略目标之一。
由于金属有机骨架(MOFs )是新型的晶体多孔材料,成为近年来材料研究的热点。
在MOFs 的结晶合成过程,存在着许多合成因素起着微妙的作用,因此对结构的预想设计,以及属性和功能的控制成为该领域的重大挑战。
在众多的影响因素中,溶剂的性质、pH 、物料的量和温度是决定MOFs 结构的四个关键条件参数。
讲述了这些因素对多个不同MOFs 合成的影响,以探明不同因素对不同结构的MOFs 性质和形成的影响。
关 键 词:金属有机框架;影响因素;溶剂;pH 值;温度中图分类号:TQ 013 文献标识码: A 文章编号: 1671-0460(2019)09-2154-04 The Denpendence of Metal-Organic Framework Structureto Solvent, pH, Molar ratio and TemperatureZHAO Zheng-wei, XI Zhong-liang, WANG Hai-tao(Daqing Petrochemical Engineering Co., Ltd., Heilongjiang Daqing 163714, China )Abstract : Nowadays, synthesis of functional materials with special structure and characteristics is one of the strategic targets of material science. As a new type crystal porous material, MOFs have attracted considerable attention. Some factors play a subtle role in the crystallization process of MOFs, so it is a great challenge to design expected structure and control the property and function. In all those factors, properties of solvents, pH, material quantity and temperature are the key factors affecting the structure of MOFs. In this article, the influence of those factors to the nature and formation of different MOFs during the crystallization process was discussed.Key words : Metal-organic framework; Influence factors ; Solvent ; pH ; Temperature金属有机骨架(MOFs ),又称多孔配位聚合物(PCPs ),可以很容易地由金属离子或金属团簇与有机配位体结合成一种晶体配位聚合物金属有机骨架(MOFs ),具有巨大的比表面积和复杂的结构多样性,因此具有广泛的应用前景,包括离子交换、电阻老化、分子分离、气体分离等方面的应用[1]。
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微波辅助法合成金属有机骨架微波加热在有机化学中,使用了几十年,直到最近才应用于制备多维的配位聚合物,通常称为金属–有机框架(MOF)。
微波加热使反应所需时间短,快速的结晶成核力学和生长,和高产量的理想产品,产品能够很容易地被分离出来,且而几乎没有副产物。
这些具有较好性质的材料从过去经济可行时期被系统研究出来的角度来看,金属有机骨架的研究是极为重要的。
强调的是纳米晶体可以直接应用功能化设备上。
1 引言超级分子化学的分支被称作“晶体工程”,它主要研究的是大分子网状物的构成,它的可预测的拓扑学和性质是有其独特的祖坟的化学性质控制的。
Desiraju 和Etter的关于通过氢键有机晶体组装的研究认为是晶体工程的开端。
Hoskins 和Tobson描述了基于共价键的金刚石型骨架的设计,拓展了配位键的概念,现在是人们所熟知的金属有机骨架、配位聚合物或者配位骨架。
共价键影响产物的性质,尤其是高度孔状结构的设计,这个孔状结构要求达到主体的交换和气体储存的要求,并且拥有催化性质、电学性质、磁性以及荧光性质。
有机配体和金属离子作为“主要的结构单元”,和作为“第二结构单元”的多齿配体,形成聚合物。
这两个术语都引自沸石化学。
遗憾的是,和沸石不同的是,金属阳离子和有机配体可能的结合方式是无穷大的,因此,我们仍然不能预测任何特殊的结构形成何种结构。
金属有机骨架的合成方法的发展分为三个阶段。
第一阶段,在过去的几个世纪,人们用蒸发溶剂的方法在非常小的容器里制备较大单晶,制备时间从几周到几个月不等。
第二阶段,借鉴传统的沸石合成方法——溶剂热法开始被应用,实验所需时间缩短到几天。
虽然微晶通常能够在这些条件下得到,但是这个方法被改进后可以获得单晶。
目前面临的工作是进一步缩短反应时间,大大增加产率和功能化材料。
目前研究的主要目的是,能够形成产业化。
微波法将很快取代传统的溶剂热合成法,溶剂热合成法利用的是传统加热方法,而且已经有关于微波法制备金属有机骨架的文章发表。
这篇文章简要地阐述了微波加热的研究,阐述了它的优点及局限。
2 背景2.1 传统的溶剂热合成法金属有机骨架的合成是主要结构单元通过自我识别的自组装过程。
大量的结构已经用溶剂热合成法合成制得,但是所需反应时间长(几天到几周),所需设备庞大,能量消耗高。
为了克服这些困难,新的方法形成了,比如说电化学方法、溶剂热合成法,甚至更多的有前景的方法,包括微波辅助合成法。
2.2 微波辅助合成法微波加热是P. L. Spencer于1946年在Raytheon Corporation偶然发现的。
当他正在进行关于雷达微波的应用时,电磁波在1m到1mm之间(300Hz~300GHz),他口袋里的巧克力棒融化了。
频繁使用的家用的微波放射是2.45GHz(12.24cm),最大瓦数是800W。
微波是通过磁电管形成的,磁电管包含振荡器,振荡器是用来将高电压的直流电转换为高频率的放射。
用一个典型的实验设备中,波导将磁电管形成的能量转换到进样池(图1-顶部)。
许多分子,最显著的是水,其具有绝缘性,使它们循环并和微波的交流电连接在一起。
当分子之间相互碰撞的时候,分子运动形成的高温就被分散了。
样品池是一个法拉第笼子,它能够阻止微波进入环境中。
微波加热主要的优点是他的能量效率,因为能量只在反应的混合物中,能量是由大量的材料直接产生的,而不是通过表面传导的(图1-底部)。
微波加热几乎是瞬间发生的,不加热空气和容器,允许使用加压后溶剂沸腾点之上的温度。
这种加热时特殊的,是用不同的材料响应不同的微波能量。
例如,医药品被消毒而不破坏它的外包装。
图1示意图(顶)用于科学研究的微波炉基本组成部分。
(下)微波加热和传导加热的对比这个领域的研究,主要是用微波炉,专门设计化学合成,通过控制各种各样的参数(例如,放射能量、反应时间、容器里的温度,以及别的参数——见3.1)。
质量好的家用微波炉也可以使用。
虽然有很多关于用改良的家用器具来合成的报道,但是再生性是随着设备的商标、型号的不同而改变的。
微波加热对于材料的性能和性质可能有好的影响。
例如,在微波炉内生成的氧化铝烧结物几乎是一样的谷粒大小。
这种方法比传统的加热法能够更好地控制产物的力学和光学的性质。
另一方面,至于涉及到安全性和再生性问题,用微波能够提升安全性,即使反应是快速的并且在低温下进行。
如果反应条件没有那么严格地控制,那么产物的形态和纯净度将会有不利的影响。
因此影响力的强度、传导性和化学反应。
当微波合成的发展主要受制药产业所驱使时,这项技术已经成功地被应用到有机合成中和纳米多孔无机材料的制备中。
虽然处在金属有机骨架的制备的早期,但是几个令人感兴趣的报道已经出现了。
微波加热大大缩短了反应时间,使得阶段选择性和晶体形态的控制得以实现。
在下面部分,我们列举了一些不同寻常的例子,表明了微波加热能够大大缩减反应时间,能够控制晶体的形态。
并且我们将介绍一些新颖、已知的杂交孔性固体制作的例子。
3 金属有机骨架的微波辅助合成我们在有些文章中已经能看到用微波放射法制得的许多已知的、新颖的金属有机骨架结构了,各研究小组采用的策略和化学体系是随机的。
一些关于金属有机骨架的合成和结构特征的研究表明了科学好奇心是有其方法本身引起的。
·[Ag(dpa)], [Co(O3PH)(4,4’-bpy)(H2O)], [Zn(O3PH)(4,4’-bpy)0.5]和[Mn[O2PH(C6H5)]2 (4,4’-bpy)]。
·[Tl(2Cl-PhCO)] 和[Tl(4Br-PhCO)]。
·两个新的同构型的金属有机骨架。
(EMIm)2[M3(BTC)2(OAc)2](这里M2+ = Ni2+ or Co2+) 用离子液体EMIm(熔点83O C)作为溶剂和模板。
·[Mg(Thz)(H2O)4] (一维链), [Ca2(Thz)2(H2O)8] (一维链), [Sr(Thz)(H2O)3] (一维链) 和[Ba2(Thz)2(H2O)7] (层状结构)。
通过研究已知材料,例如MOF-5、IR-MOF1、IRMOF3或者[Cu3(BTC)2(H2O)3]和[Cu2(OH)(BTC)(H2O)]·2nH2O。
对于晶体形态、微粒大小和新应用的设计的检验是有益的,正如这些材料的制备已经为大家所熟知,进一步的修正将打开新的应用前景。
3.1 反应条件的影响反应条件可以是以下几个方面:(1)MOF系统的研究;(2)使用的仪器;(3)优先选用特殊基团。
合成过程中的一些特别的参数,如温度、放射能量、反应时间和反应混合物的组分。
还有特定的研究体系,代表性的是100O C以上的合成和分步合成,这个为分离提供了最佳状态,这也是用传统水热法合成的正常途径。
然而,既然反应快速并且可利用的参数范围大,那么仅仅只有一个体系是消耗时间的。
例如,Sonnauer和Stock发明了一种高产量的方法论,这个方法论是研究关于快速分离[Ln(O3P–C2H4–SO3)] (这里Ln3+ = Ho3+至Lu3+, Y3+)参数的范围。
他们还总结出:搅拌反应混合物减少了产率,但是这个可以而通过增加反应时间改善。
在微波加热中,最重要且最有帮助性的参数是放射能量和设备。
施莱辛格等人发现实验设备方面的不同是不同结果的主要原因。
在表一中,我们可以看到最佳反应条件,大体上反应发生在几秒到几分,极少超过一小时。
表一微波辅助合成金属有机骨架反应条件的选择Choy等人研究了MOF-5的结晶度和形态,通过改变能量、放射时间、温度、溶剂和底物的成分。
传统加热(105O C,24h)与微波加热(95-135O C)进行对比,反应时间是10-60min,功率是600W、800W、1000W。
从而得出制备这个空隙结构的观点。
(1)仅在微波放射15分钟后就可以得到晶体了,而用传统加热法需12小时(对于高质量的晶体,需30分钟和24小时)。
(2)微波加热得到的晶体比用传统加热得到的更小(20-25um和500um)-见图2a和2b。
(3)和传统方法相比,微波加热得到的结构比表面积和二氧化碳吸附能力不变。
(4)当放射时间超过30分钟后,晶体质量下降,表面出现瑕疵(图2c)。
(5)反应混合物的组成不同,其可以控制晶体的大小和质量。
Lu等人也研究了MOF-5的性质,他们比较了晶体的吸附能力,这些晶体是在回流和微波下反应制得的。
得出的结论是:微波法得到了二氧化碳吸附能力更高的晶体。
图二三种合成MOF-5的扫描电镜图:(a)传统溶剂热合成法(b)微波加热法(c)随着微波放射时间的延长,晶体形貌缺陷Jhung等人制备出了纳米空隙材料Cr-MIL-101。
他们发现制备纳米级的晶体,反应时间是至关重要的,晶体的大小和分布随着放射时间的增加而增加,最终得到大比表面积的微粒。
微波制备的纳米晶体吸附苯比一些商业化的方案的更快(图3)。
我们也关注了近年来关于MIL-101性质和结构的杰出文章。
Mosel用Ni在微波放射了几秒,制备出了IRMOF1、IRMOF2和IRMOF3。
通过控制反应物的组分、可以很好地控制晶体的尺寸。
Seo等人比较了微波放射(300W、60mins、140O C)和传统加热法制备HKUST-1、[Cu3(BTC)2(H2O)3],这些是文献记载中制备的最好的金属骨架之一。
除了HKUST-1和已知的[Cu3(BTC)2(H2O)3]·2n H2O之外,一个新型的[Cu(H2BTC)2(H2O)2]·3H2O被分离出来。
我们进而得出下面几个重要的结论:(1)对于微波放射来说,较低的反应温度(120 O C)已经能得到理想的产物了。
(2)除了未知的中间产物需要在更高的温度才能转变为[Cu3(BTC)2(H2O)3]·2n H2O HKUST-1在150 O C就已经可以生成了。
(3)可以制得具有大比表面积的颗粒。
(4)反应混合组分的不同,对产物的生成有着相当大的影响:减少水的含量,生成了[Cu3(BTC)2(H2O)3]·2n H2O;增加反应物初始浓度能够促进得到大颗粒;在表面上的非线性生长和孔体积的集结程度取决于是否有杂质的存在。
(5)与传统加热方法不同的是,增加放射时间能够得到高产率和更大的颗粒。
施莱辛格等人比较了制备HKUST-1的一系列方法,得到了相同的且较为普遍的结论。
他们也得到了产率随着放射时间的不同而不同的结论。
表明了,无论使用哪种溶剂,对于得到一定产量的晶体,30分钟的时间是必须的。
作为一个互补的研究,Khan等人论证了:微波加热的效率基本上依赖于晶核形成的速率,但活化能仍未改变。
由于金属有机骨架结构是相似的,反应动力学过程为完善了。