金属有机骨架化合物的合成制备应用简介

金属有机骨架化合物的合成制备应用简介什么就是MOFs材料？

MOFs材料是金属有机骨架化合物(Metal-OrganicFrameworks)的简称。

MOFs材料是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。周期性网状骨架的多孔材料金属离子有机配体配位自组装根据国际纯粹化学与应用化学联合会得规定,由孔径得大小,把孔分为三类:微孔(孔径小于2nm)、介孔(2～50nm)、大孔(孔径大于50nm)

同时,孔具有各种各样得类型和形状,我们把多孔材料分为微孔材料、介孔材料、大孔材料。我们要介绍得金属有机骨架化合物MOFs就属于微孔材料。MOFs不同于无机分子筛,其孔道就是由金属和有机组分共同构成得,对有机分子和有机反应具有更大得活性和选择性。制备MOFs得金属离子和有机配体得选择范围非常大,可以根据所需材料得性能,如孔道得尺寸和形状等,选择适宜得金属离子以及具有特定官能团和形状得有机配体。MOFs主要就是通过金属离子和有机配体自组装得方式,由金属或金属簇作为顶点,通过刚性得或半刚性得有机配体连接而成。由配位基团包裹金属离子而形成得小得结构单元称为次级结构单元(SecondaryBuildingUnit,SBU)次级构造单元(SBU),如果能将金属中心键合在螯合点上而不就是在单齿配位点上,则不仅因为非常强得螯合效应而使网络结构得稳定性大大提高,而且可能产生少得网络拓扑形式,这样在骨架结构得设计与合成中就能够有更大得预测性和控制性。

SBU通过有机单元连接羧基得碳原子而形成网状得MOFsMOFs得配体类型1含氮杂环有机配体MOFs常见得含氮杂环配体吡啶、2,2’-联吡啶、4,4’-联吡啶等,均为中性配体。例如,S、Noro等人采用4,4’-联吡啶,与Cu2+以及AF6型阴离子(A=Si,Ge,P)得体系中合成了系列MOFs。但中性配体合成得骨架稳定性较差,在客体分子排空后,结构容易产生坍塌,从而失去原有得孔隙。2含羧基有机配体MOFs芳香羧酸作为有机配体得主要优点就是形成得聚合物孔径大,热稳定性高和易形成SBU结构,能够有效地防止网络得互相贯通。最近几年,羧酸作配体得骨架得到大量合成。其中以对苯二甲酸(H2BDC)和均苯三甲酸(H2BTC)为配体得居多。美国密歇根大学以Yaghi为首得材料设计与研究小组以Zn(NO3)2·4H2O与对苯二甲酸在N,N’-二乙基甲酰胺(DEF)溶剂中,于85~105℃下合成出系类微孔结构。红球—O绿球—Br黑球—C蓝色多面体—Zn黄色—vanderWaalsspheresthatwouldbeinthecavitieswithouttouchingtheframeworks大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点3含氮杂环与羧酸混合配体MOFs

为了寻找更新颖得拓扑结构,很多混合配体得使用得到尝试,大多数为羧酸类与含氮杂环类化合物得混合使用。这样,骨架克服了单独使用中性得含氮杂环配体骨架不稳定得缺点,但就是与只含有羧酸配体得骨架相比,形成高维结构得机会要小一些。例如,2005年HyungphilChun等人采用Zn2+与4,4’-联吡啶和对苯二甲酸等合成了一系列得金属有机骨架材料。4两种羧酸混合配体MOFs两种羧酸作为混合配体共同参与配位就是新颖结构合成得又一个新思路。目前,在混合羧酸MOFs得合成方面已经有初步得发展。以两种羧酸作为混合有机配体得最早得报道就是Chen等,她们在醋酸锌、H2BDC和H3BTC得N,N’-二甲基甲酰胺、乙醇、氯苯得混合溶液中,160℃得条件下,合成了含有两种羧酸配体得骨架Zn3·BDC·2BTC。制备方法——溶剂热法设备简单对合成条件敏感自组装层影响膜性能基底Au自组装膜MOF-5制备方法——晶种法把晶体得成核和生长过程分离开→更好地控制晶体得生长和膜得微结构制备方法——晶种法MOF晶种——α-磷锌矿晶体合成晶膜制备三维表面成膜选择性催化功能化

PaoloFalcaro等人发现纳米结构得α-磷锌矿微粒具有促使MOF-5成核得特殊功能,基于这样一个发现,她们采用α-磷锌矿为晶种制备MOF-5,在晶体合成、晶膜制备和晶体功能化方面均展现出了独特得优