金属有机骨架材料的合成与应用文献综述

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金属有机骨架材料的制备与应用

金属有机骨架材料的制备与应用

金属有机骨架材料的制备与应用金属有机骨架材料,简称MOFs,是一种由金属离子和有机配体构成的晶态材料,由于其具有高度的可控性、可定制性和多种功能性,成为了当前材料化学领域的研究热点。

本文将从MOFs的制备方法、结构特点、应用等方面进行介绍。

一、“晶种法”制备MOFsMOFs的制备与传统无机材料相比,主要的区别在于其合成方式。

传统的无机化合物一般利用溶液中离子之间的化学反应生成固态晶体,而MOFs则是由各种金属离子和有机配体共同组装而成。

目前,有很多种MOFs制备方法,其中最为常见的是晶种法。

所谓晶种法,就是在已有一些微晶或晶体的情况下,通过添加特定条件和剂量的金属离子和有机配体,来控制MOFs的形态和结构。

晶种法制备MOFs的过程虽然相对简单,但是其合理控制实验条件和剂量仍是非常重要的一步。

二、MOFs的结构特点MOFs的晶格结构通常都是由金属中心和有机配体之间的配位键构成的。

这种结构使之能够通过多种方法对其物理化学性质进行调控和修饰,例如改变金属中心、改变配体大小、增加额外的配体等。

MOFs的各项物理性质也与其结构密切相关。

如其表面积远超其他晶体材料,能够用于吸附气体、制备催化剂、增加介电常数等等。

在表面积方面,MOFs的目前最好可达到7000多平方米每克,这种超高的表面积世界上唯此一份,并被硅胶所替代。

三、MOFs的应用MOFs的应用非常广泛,以下列举一些较为常见的领域,供大家参考:1. 气体吸附和分离由于MOFs具有高度可控的孔隙和局部密度调控性质,可用于超越文献理论的气体吸附和分离,例如杂气的分离治理和二氧化碳的捕获分离等。

2. 催化剂MOFs可以通过软硬酸碱反应、配位置换等方法来改变其结构,从而用于制备催化剂,例如作为烯烃的活性中心和氧化反应的催化剂等。

3. 电子和光电器件MOFs的导电性和光学性能具有可调控特性,可用于热电、光电和传感等器件的制备。

例如,制备气敏材料、可见光响应电子元件等。

金属有机骨架材料的合成与应用文献综述

金属有机骨架材料的合成与应用文献综述

金属有机骨架材料的合成与应用文献综述金属有机骨架材料的合成与应用摘要:近年来,金属有机骨架材料受到科学家们的高度关注,使得它成为新功能材料研究领域的热点。

本文从金属有机骨架材料的合成、影响因素、存在问题等方面进行了阐述,并对这种新型多功能材料的应用方面作了展望。

关键字:1. 引言金属有机多孔骨架化合物(MetaI-Organic FrameWOrkS , MoFS是近十年来学术界广泛重视的一类新型多孔材料。

MOF是一种类似于沸石的新型纳米多孔材料, 但又有别于沸石分子筛。

它们的热稳定性不及无机骨架微孔材料,因此在传统的高温催化方面的应用受到限制,但在一些非传统领域,如非线性光学材料、磁性材料、超导材料和储氢材料等新材料方面的应用前景正在逐步被开发出来。

金属有机多孔骨架化合物,又称为金属有机配位聚合物,它是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多羧酸)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物。

在构筑金属有机多孔骨架时,有机配体选择起着关键性的作用。

目前 , 已经有大量的金属有机骨架材料被合成 , 主要是以含羧基有机阴离子配体为主 , 或与含氮杂环有机中性配体共同使用。

这些金属有机骨架中多数都具有高的孔隙率和好的化学稳定性。

通过设计或选择一定的配体与金属离子组装得到了大量新颖结构的金属有机多孔骨架化合物。

也可以通过修饰有机配体,对这些聚合物的孔道的尺寸进行调控。

这种多孔材料的孔道大小、尺寸是多孔材料结构的最重要特征。

孔材料在许多领域有着广泛的应用,如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。

在高新技术应用领域,多孔材料也展现出良好的发展前景,如人们利用瓶中造船路线,在微孔分子筛孔道中制备染料复合体,为进一步研究固体微激光器提供基础;通过纳米化学反应路线技术,在微孔分子筛笼中制备 Cd4S4 纳米团簇或通过“ 嫁接” 或“ 锚装” 等方法组装具有特定功能与性质的复杂分子、配合物、簇合物、金属有机化合物、超分子、纳米态、齐聚体与高聚物等。

金属有机骨架材料的合成及应用研究

金属有机骨架材料的合成及应用研究

金属有机骨架材料的合成及应用研究金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新型多孔材料,在吸附、储能、催化等领域展现出巨大的应用潜力。

本文将对金属有机骨架材料的合成方法以及其在各个应用领域的研究进展进行探讨。

金属有机骨架材料是一种由金属离子和有机配体通过配位作用形成的结晶材料。

它们具有高度可调性,在结构设计上具有十分灵活的特点,可以通过改变金属离子的类型和有机配体的结构来调控材料的性质。

因此,MOFs在各种领域的应用研究中受到了广泛关注。

首先,我们将讨论金属有机骨架材料的合成方法。

目前,合成MOFs的常用方法主要包括溶剂热法、水热法、气相法等。

其中,溶剂热法是最常用的合成方法之一,它通过在高温下控制金属离子和有机配体的反应,在溶剂的作用下形成MOFs晶体。

水热法则是利用高温高压水环境下金属离子和有机配体的反应生成MOFs晶体。

气相法则是通过气相沉积或气相浸渍的方式,在气相环境中合成MOFs材料。

这些合成方法在各自特点和适用范围上存在差异,研究人员可以根据具体需求选择适当的方法。

接下来,我们将介绍金属有机骨架材料在各个领域的应用研究进展。

首先是吸附领域,MOFs由于其大比表面积和高孔隙度,在气体吸附和分离、催化剂载体等方面展现出了优异性能。

例如,MOFs可以作为吸附剂用于CO2捕获和储存,具有重要的环境应用价值。

此外,MOFs也可以用于吸附和分离稀有气体、有机物和水蒸气等。

其次是储能领域,MOFs在氢储存和锂离子电池领域具有广阔的应用前景。

MOFs的多孔结构可以提供大量的储氢位点,有效提高氢气吸附和解吸速度,从而提高储氢性能。

对于锂离子电池而言,MOFs可以用作电极材料或者负载材料,提高电池的储能效率和循环稳定性。

此外,MOFs还在催化领域发挥着重要的作用。

MOFs具有可调控的孔径和通道,可以提供理想的反应环境和高效的质子传递路径,从而提高催化活性和选择性。

MOFs可以用作催化剂或者催化剂载体,应用于环境污染修复、有机合成、能源转化等领域。

金属有机骨架材料的制备与应用研究

金属有机骨架材料的制备与应用研究

金属有机骨架材料的制备与应用研究金属有机骨架材料(MOF)是一种新型的纳米多孔晶体材料,具有极高的比表面积、空间位置可控性和多种功能性。

近年来,随着MOF材料的制备技术和性能的不断发展,其在催化、气体吸附、分离、化学传感和生物医学等领域得到了广泛应用。

一、MOF材料的制备方法MOF材料的制备方法主要包括溶液相法、气相法和固相法等。

其中,溶液相法是目前应用较为广泛的一种方法。

1. 溶液相法溶液相法主要分为水热法、溶剂热法、溶剂挥发法和孔内组装法等。

其中,水热法是最为常用的一种方法,通过金属离子和有机配体在高温高压的条件下发生水解和配位作用,形成具有规则结构的晶体材料。

2. 气相法气相法则是在低压、高温条件下,将金属有机配合物在气相中分解成金属氧化物和有机配体,然后在高温条件下经过氧化还原反应生成MOF材料。

3. 固相法固相法通常是利用金属盐和有机配体的反应生成金属有机骨架材料。

此方法适用性较广,且易于控制配位结构和化学组成,但需要较高的温度和较长的反应时间。

二、MOF材料的应用研究1. 催化作用MOF材料具有图像、位向可控性和多孔特性等特点,有效地提高了催化反应的效率和选择性。

例如,近年来,MOF材料的应用在甲醇重整反应中,通过有效抑制CO的产生,提高了甲醇转化率和选择性。

2. 气体吸附和分离MOF材料的孔隙结构和孔径大小可以被设计和调节,使其具有特定的分子识别性能,在气体分离方面具有广泛的应用前景。

例如,MOF材料可用于酒精、芳烃等有机分子的气体吸附和分离,具有较高的选择性和吸附容量。

3. 化学传感MOF材料的大比表面积和高孔隙度使其可以用于化学传感器,并具有高灵敏度、快速响应和特异性等优点。

例如,可以利用金属离子与配体之间的关系,设计MOF材料用于检测有毒金属离子、有机物和生物分子等物质。

4. 生物医学MOF材料还可以被用于生物医学领域,如药物递送、成像等方面。

例如,可以利用MOF材料对药物进行控释,提高药物的生物利用度和治疗效果。

金属学有机骨架材料的应用与研究论文

金属学有机骨架材料的应用与研究论文

金属学有机骨架材料的应用与研究论文1.铁基金属有机骨架的研究进展铁基金属有机骨架(Fe-MOFs)则是由铁离子为金属中心与含碳、氮和氧等元素的有机配体在空间上配位而成的,Fe-MOFs由于其结构类型多样、毒性低、稳定性好、结构可调等优势,已被广泛应用于社会实践生产中。

Fe-MOFs被认为是优良的光催化材料有以下原因:(1)具有高孔隙率,能容纳更多反应物,促进物质的运输,缩短了载流子运输距离,从而降低了光生电子空穴重组的概率;(2)(2)结构可调性,金属中心和有机配体都可以作为光吸收中心进行合理调节,同时金属中心和有机体之间的相互作用也提高了有机转化的催化活性;(3)Fe-MOFs是一种结晶型材料,其高度结晶度消除了电子空穴快速重组的结构缺陷;(4)高比表面积和多孔结构,促使载流子分离,提高还原产物产率;(5)Fe-MOFs具有优异的吸附能力,促进光催化反应的进行。

合成方法的选择对于铁基金属有机骨架的形成至关重要,反应的温度、时间和溶剂等对材料的形貌、粒径和结构有着显著的影响。

目前用来合成铁基金属有机骨架有以下几种方法:水热或溶剂热法是在水或有机溶剂的存在下,将原料经过高温高压反应一段时间后,生成晶体。

(2)微波辅助法是通过微波与物质相互作用,最终生成目标产物的过程。

(3)扩散法是在常温常压下进行,通过两种物质的界面反应生成所需产物。

(4)机械合成是一种不依赖溶剂的合成方法,如球磨法只需固体与固体均匀接触即可生成目标产物。

1.2铁基金属有机骨架在光催化领域的研究进展光催化反应机理主要包括以下三个反应过程:(1)光催化剂吸收光子。

在可见光照射下,催化剂由于内部电子等相互作用而吸收光子,从而形成了光生电子-空穴对;(2)电子-空穴对的分离。

电子与空穴在扩散、外加电流等作用下克服静电引力而分离;(3)载流子的迁移。

成功迁移至表面的电子和空穴会发生两种反应,一种界面迁移,另一种是表面复合。

温室气体CO2的排放是导致全球气温上升的主要因素。

金属有机骨架材料的合成及应用

金属有机骨架材料的合成及应用

金属有机骨架材料的合成及应用一、本文概述金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)是一类由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键连接形成的多孔晶体材料。

自上世纪90年代首次报道以来,MOFs材料因其独特的结构和性质,在化学、材料科学、能源、环境等领域引起了广泛关注。

本文旨在全面综述MOFs材料的合成方法、结构特点以及在各领域的应用,以期为未来MOFs材料的研究与发展提供参考。

本文将详细介绍MOFs材料的合成方法,包括溶剂热法、微波辅助法、电化学法等,并探讨各种方法的优缺点及适用范围。

文章将重点分析MOFs材料的结构特点,如孔径大小、比表面积、孔道形状等,以及这些结构特点对材料性能的影响。

本文将综述MOFs材料在气体存储与分离、催化、传感、药物传递等领域的应用,并展望其未来的发展前景。

通过本文的阐述,读者可以对MOFs材料的合成方法、结构特点及应用有一个全面而深入的了解,为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。

二、金属有机骨架材料的合成方法金属有机骨架材料(MOFs)的合成是一个涉及多种化学原理和技术手段的复杂过程。

其合成方法大致可以分为溶液法、气相法、固相法以及微波或机械化学法等。

溶液法是最常用的一种合成方法,主要包括溶剂挥发法、扩散法、水热/溶剂热法等。

溶剂挥发法是通过将金属盐和有机配体溶解在适当的溶剂中,然后缓慢挥发溶剂,使金属离子和有机配体在溶液中自组装形成MOFs。

扩散法则是将含有金属离子和有机配体的两种溶液分别置于同一容器的两侧,通过扩散作用使两种溶液在界面处相遇并发生反应,从而生成MOFs。

水热/溶剂热法则是在高温高压的条件下,利用溶剂的溶解性和反应活性,加速金属离子和有机配体的反应,从而合成出高质量的MOFs。

气相法主要用于合成那些在高温下不稳定的MOFs。

在这种方法中,金属盐和有机配体通常以气体的形式引入反应系统,然后在适当的温度和压力下进行反应,生成MOFs。

金属有机骨架材料的合成及其在光、电化学传感中的应用研究

金属有机骨架材料的合成及其在光、电化学传感中的应用研究

金属有机骨架材料的合成及其在光、电化学传感中的应用研究一、本文概述随着科技的飞速发展和人类对物质世界认识的深入,新型功能材料的研究与应用逐渐成为科学研究的热点。

其中,金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)因其独特的结构和性质,在光、电化学传感领域展现出巨大的应用潜力。

本文旨在探讨金属有机骨架材料的合成方法,并深入研究其在光、电化学传感中的应用。

金属有机骨架材料是由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有高度多孔性和结构可调性的晶体材料。

由于其孔径可调、比表面积大、功能基团易于修饰等特点,MOFs在气体存储、分离、催化、药物输送等领域已经取得了显著的成果。

近年来,随着科研人员对MOFs性质的深入研究,其在光、电化学传感领域的应用也逐渐受到关注。

在光学传感方面,MOFs的发光性质使其成为潜在的荧光探针。

通过调控MOFs的组成和结构,可以实现对其发光性质的精确控制,从而实现对特定分子的高灵敏度和高选择性检测。

在电化学传感方面,MOFs的高比表面积和良好的电子传输性能使其成为理想的电极材料。

通过将MOFs与电极材料相结合,可以构建出具有高灵敏度和高稳定性的电化学传感器,实现对目标分子的快速、准确检测。

本文将从金属有机骨架材料的合成方法入手,详细介绍其合成原理、影响因素以及优化策略。

在此基础上,重点探讨MOFs在光、电化学传感中的应用原理、性能表现以及潜在的应用价值。

希望通过本文的研究,能够为金属有机骨架材料在光、电化学传感领域的应用提供理论支持和实践指导。

二、金属有机骨架材料的合成方法金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体通过配位键自组装形成的高度有序的多孔晶体材料。

由于其独特的结构和性质,MOFs在光、电化学传感等领域具有广泛的应用前景。

MOFs的合成方法多种多样,主要包括溶液法、水热法、溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等。

金属有机骨架材料的合成及应用探究

金属有机骨架材料的合成及应用探究

金属有机骨架材料的合成及应用探究金属有机骨架材料(MOFs)是一种由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成的晶体结构材料。

这种材料具有高度可控的孔隙结构、表面积大以及多功能的特性,广泛应用于吸附、分离、催化、气体存储和释放等领域。

本文将探讨MOFs的合成方法、结构特点及其在不同领域的应用。

首先,MOFs的合成方法有多种途径。

其中最常见的方法是溶剂热合成。

这种方法将金属离子或金属簇与有机配体在有机溶剂中反应,形成晶体结构并逐渐生长。

另外,还有溶剂挥发法、固相合成、水热法等多种合成方法。

这些方法能够精确控制MOFs的组成,结构和形貌,从而实现材料性能的调控。

MOFs的结构特点是其孔隙结构和表面积的调控。

MOFs的结构由金属离子或金属簇与有机配体之间的配位键连接而成,因此可以通过改变金属离子、有机配体的选择和调节合成条件来控制孔隙结构和表面积。

这种可调控的特性使得MOFs具有高度可控的吸附和储存气体分子的能力。

例如,调控MOFs的孔隙结构可以实现对特定分子的选择性吸附,从而实现分离和纯化的目的。

MOFs在吸附和催化领域具有广泛的应用。

由于其巨大的比表面积和可调控的孔隙结构,MOFs可以被用作吸附材料。

例如,MOFs可以用于吸附和储存气体,如二氧化碳的捕获和储存。

此外,MOFs还可以用于吸附和分离有机物分子,如有机染料和气味分子。

在催化领域,MOFs可以作为催化剂载体,提供大量的催化活性位点,加速催化反应的进行。

同时,MOFs可以通过调节结构和组分来调控催化反应的选择性和活性,实现对废水处理和有机合成的控制催化。

此外,MOFs还在气体存储和释放方面具有潜在应用。

MOFs因其大的表面积和孔隙结构能够吸附并存储大量气体分子,如氢气、氧气等。

这些被吸附的气体分子可以在需要的时候释放出来,例如用于燃料电池或气体传感器。

MOFs还被应用于药物传递和释放的领域,通过调控MOFs孔隙结构和组分可以实现药物的控释和靶向释放。

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金属有机骨架材料的合成与应用摘要:近年来,金属有机骨架材料受到科学家们的高度笑注,使得它成为新功能材料研究领域的热点。

本文从金属有机骨架材料的合成、影响因素、存在问题等方面进行了阐述,并对这种新型多功能材料的应用方面作了展望。

矢键字:1 •引言金属有机多孔骨架化合物(Metal-Organic Frameworks,MOFs是)近十年来学术界广泛重视的一类新型多孔材料。

MOF是s —种类似于沸石的新型纳米多孔材料,但又有别于沸石分子筛。

它们的热稳定性不及无机骨架微孔材料,因此在传统的高温催化方面的应用受到限制,但在一些非传统领域,如非线性光学材料、磁性材料、超导材料和储氢材料等新材料方面的应用前景正在逐步被幵发出来。

金属有机多孔骨又称为金属有机配位聚合物,它是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多竣酸)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物。

在构筑金属有机多孔骨架时,有机配体选择起着尖键性的作用。

目前,已经有大量的金属有机骨架材料被合成,主要是以含竣基有机阴离子配体为主,或与含氮杂环有机中性配体共同使用。

这些金属有机骨架中多数都具有高的孔隙率和好的化学稳定性。

通过设计或选择一定的配体与金属离子组装得到了大量新颖结构的金属有机多孔骨架化合物。

也可以通过修饰有机配体,对这些聚合物的孔道的尺寸进行调控。

这种多孔材料的孔道大小、尺寸是多孔材料结构的最重要特征。

孔材料在许多领域有着广泛的应用,如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。

在高新技术应用领域,多孔材料也展现出良好的发展前景,如人们利用瓶中造船路线,在微孔分子筛孔道中制备染料复合体,为进一步研究固体微激光器提供基础;通过纳米化学反应路线技术,在微孔分子筛笼中制备Cd4S4纳米团簇或通过“嫁接”或“锚装”等方法组装具有特定功能与性质的复杂分子、配合物、簇合物、金属有机化合物、超分子、纳米态、齐聚体与高聚物等。

半个世纪以来,随着多孔材料类型与品种的不断扩充与发展,应用领域的拓宽与需求的增加,研究领域和学科间交叉与渗透的日益加强及深化,研究方法与现代试验技术的进步,大大推动了多孔材料化学内涵的深入与学科面的拓宽。

2、合成合成一种新的MOF时s,除了要考虑的几何因素外,最重要的是维持骨架结构的完整性。

因此,需要找到足够温和的条件以维持有机配位体的功能和构造,而又有足够的反应性建立金属与有机物之间的配位键。

2.1原料的选择首先,金属组分主要为过渡金属离子,使用得较多的是Zn2+、Cu2+、Ni2+、Pd2+、Pt2+、Ru2+和Co2+等,所使用的价态多为二价。

其次,有机配体应至少含有一个多齿型官能团,如CO2 H、CS2H、NO2、SOsH、POsH等。

多齿型官能团使用较多的为CO2H ,如对苯二甲酸但DC)、均三苯甲酸(BTC)、草酸、琥珀酸等。

选择合适的有机配体不仅可以形成新颖结构的MOFs,而且也可能产生特殊的物理性质。

另外,溶剂在合成过程中可以起溶解和对配体去质子化的作用。

金属盐和多数配体都是固体,所以需要溶剂对其进行溶解。

在金属离子和配体配位之前,配体(如竣酸)需要去质子化,因此多选用碱性溶剂。

目前,使用较多的去质子化碱为有机胺类物质,如三乙胺(TEA)、N , N-2-二甲基甲酰胺(DMF)、N , N-2-二乙基甲酰胺(DEF)、N-2-甲基毗咯烷酮等,同时它们又是好的溶剂。

近年来,逐渐有了用氢氧化钠等强碱去质子化。

有时,溶剂也能作为配体与金属离子进行配位,或与其它配体形成氢键等弱的相互作用,这种弱结合的分子可以通过加热和真空的方法排除。

最后,为了使合成的金属有机骨架具有理想的孔隙,就需要选择适宜的模板试剂。

模板试剂有时为单独的物质,有时就是所使用的溶剂。

2.2合成方法MOFs的合成一般分为两种方法:扩散法和溶剂热法。

扩散法:将金属盐、有机配体和溶剂按一定的比例混合成溶液,放入一个小玻璃瓶中,将此小瓶置于一个加入去质子化溶剂的大瓶中封住大瓶的瓶口,然后静置一段时间即可有晶体生成。

这种方法条件比较温和,易获得高质量的单晶用于结构分析,但是比较耗时,而且要求反应物的溶解性要比较好,室温下能溶解。

溶剂热法:与原来的水热法原理是一样的,只是溶剂不再局限于水。

溶剂热法MOF S的合成,一般是将反应物与有机胺、去离子水、乙醇和甲醇等溶剂混合,放入密封容器如带有聚四氟衬里的不锈钢反应器或玻璃试管中加热,温度一般在100 -200 °C,在自生压力下反应。

随着温度的升高反应物就会逐渐溶解。

这种方法反应时间较短,而且解决了反应物在室温下不能溶解的问题。

合成中所使用的溶剂尤其是有机溶剂带有不同的官能团、不同的极T生、不同的介电常数以及不同的沸点和粘度等,从而可以大大地增加合成路线和合成产物结构的多样性。

溶剂热生长技术具有晶体生长完美、设备简单、节省能量等优点,从而成为近年来使用的热点。

3.影响因素合成MOF时s,分子间作用力是很难预测的。

因此,就需要努力辨识和修正合成条件,使金属和配体之间能按意想的方式作用并结合。

金属离子和配体的浓度、溶剂的极T生、PH值和温度的微小的变化都可能导致晶体质量和产率的变化,或产生全新的骨架结构。

但是,只要在适的条件下,合成MOF具s有产率高,耗能低,节省时间及溶剂。

目前,已有一些高度多孔MOF被s合成。

3.1金属离子与配体的摩尔比金属离子与配体的比例再大程度上影响着骨架的性能。

一般地,金属离子与配体的摩尔比在1 : 10到10 : 1之间。

当金属的比例超过配位的化学计量比时,配体能充分地以多齿型配位,而且金属会有不饱和位存在,对于骨架性能的研究尤其是催化作用是非常有利的;反之,配体就可能会全部或部分以单齿型配位,形成的骨架可能没有前者稳定,而且没有或仅有很少量的金属不饱和位。

3.2模板试剂和溶剂在骨架的合成中,模板试剂的选择是非常重要的。

使用不同的模板试剂可能会产生完全不同结构的骨架。

模板试剂的量并不是很尖键能相应较大量地使用,不会影响反应和微孔材料的制备。

混合溶剂经常用于调节体系的极性和溶剂-配体交换动力学,影响晶体生长速率。

溶剂分子与骨架发生的弱相互作用是稳定骨架的一种有效的方法。

通过增加溶剂浓度和搅拌以降低反应时间,可提高产率。

去质子化溶剂的选择也是非常重要的,它可能会使酸性配体完全或部分地去质子化从而使得配体与金属离子的配位方式不同,生成不同的骨架结构。

3.3温度和pH值温度:在高温的水热条件和在室温的温和条件下,竣基的配位能力有所不同,因而生成的骨架结构就不同。

在高温条件下竣基是以多齿型配位的,易形成多维结构;而在室温条件下是以单齿型配位的,易形成一维结构。

PH值:反应溶液的pH值不同,生成的骨架结构不同。

随着反应的pH值的增大,金属离子桥接氧或起基的数量就增加,可使骨架单元增大。

4•存在问题5•应用由于MOF材s料具有不饱和配位的金属位和比表面积大的特点,使得其在化学工业上有大量的应用,如传感器、催化剂、分离、气体的储存、过滤、膜分离等。

5.1催化剂一些MOFs可以作为催化剂,用于许多类型的反应,如氧化、环氧化、甲氧基化、酰化、拨基化、水合、烷氧基化、脫氢、加氢、异构化、低聚、多聚和光催化等方面。

对于MOFs在催化剂方面的应用已经有不少研究,如环氧丙烷的合成[60],用M OF25作为催化剂,混合物氧、氨和丙烯反应10h后,产率为413 %,选择性为812%° Muler等[61 ]用MOF25作烷氧基化催化剂,由一缩二丙二醇和环氧丙烷合成了多疑基化合物;用环氧乙烷对一缩甲基丙二醇进行了烷氧基化,也得到了多疑基化合物。

他们还由42叔丁基苯甲酸和乙烘合成了乙烯基242叔丁基苯甲酸酯[59 ],其中酸的转化率达到94 %,选择性为83 %。

Schlichte等[62 ]改善了Cu3 (BTC) 2的合成,开发了这种材料在醛类和酮类化合物的氟硅烷氧基化合成氟醇中的催化作用,在不同溶剂中,对苯甲醛进行了氤硅烷氧基化,最高产率为55 % °Seo等[63 ]合成了手性的MOFs材料,开发了其手性催化作用。

5.2气体储存在MOFs的微孔功能的研究中,结构的稳定性是一个很重要的因素。

MOFs的孔隙是稳定的,当移走客体分子后骨架结构不会改变;在加热的情况下,也能在高于300 °C以上保持结构不变。

由于MOF材s料大部分具有孔隙结构和特殊的构造,在气体的存储方面有潜在的应用。

对于MOFs的存储应用,主要集中在甲烷[24 ,64 ]和氢[25 ,65 ]等燃料气上。

Yaghi等[22 ]对有MOF25骨架结构的16种MOFs进行了甲烷吸附性能的研究,这些骨架的孔是均匀、周期性排列的,孔隙率达到9111 %。

在36个大气压、室温下,对甲烷的吸附量可以达到240cm3 (STP) - g-1 ° Yaghi等[66 ]也对几种骨架的吸附氢气的能力做了比较,说明了MOFs材料对于氢气的存储有较大的潜力,同时也说明了表面积不是吸附量大小的唯一决定因素,功能性基团的存在也起很重要的作用。

5.3分离由于多孔材料特有的骨架结构和表面性质,使得其对不同的气体的吸附作用不一样,从而可以对某些混合气体体系进行分离。

Kim 等[67]合成了甲酸猛化合物,其表面积不是很大,约为240m2Pg ,但是这种金属有机骨架对氮气、氢气、氮气、二氧化碳、甲烷等具有选择性的吸附。

对氢气和二氧化碳的吸附能力很强,但对氮气、氮气、甲烷的吸附能力却很弱。

这种材料就可以作为一种选择性分子筛,可能会有很重要的工业应用,如从天然气中脱除二氧化碳,从含有氮气、一氧化碳或甲烷的混合气中回收氢气。

Bulow等[68 ]对CU2BTC的吸附性能进行了评价,实验表明其吸附性能要好于沸石13X ,并且能分离一氧化碳、二氧化碳和乙烷等混合气体°6.结果与展望综上所述,金属有机骨架材料存在着巨大的潜在应用价值,因此合成具有大孔径、高比表面积的金属有机骨架结构已成为多孔材料研究领域的一个热点。

目前主要挑战是如何合成稳定的金属有机骨架材料,因为合成金属有机骨架材料主要借助以下几种非共价键的作用力氢键、配位共价键、静电和电荷转移引力以及芳香兀堆积作用[135],上述这些非共价键的作用强度远不能与共价键相比。

金属有机骨架材料不稳定的另一个原因是由于客体溶剂分子直接与金属配位,当客体脱附后很容易引起配位结构发生改变,所以获得稳定的金属有机多孔材料的一个策略是阻止溶剂分子直接配位到金属中心上。

因此现在虽已报道合成了大量的金属有机骨架材料,但它们中的绝大多数除掉客体分子后其骨架结构会发生改变甚至坍塌。

这就要求合理选择次级建筑单元、有机配体和活性金属中心来获得有价值的孔材料。

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