金屬有機骨架化合物的合成制備應用簡介什么就是MOFs材料？

MOFs材料是金屬有機骨架化合物(Metal-OrganicFrameworks)的簡稱。

MOFs材料是由無機金屬中心(金屬離子或金屬簇)與橋連的有機配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網(wǎng)絡結構的晶態(tài)多孔材料。周期性網(wǎng)狀骨架的多孔材料金屬離子有機配體配位自組裝根據(jù)國際純粹化學與應用化學聯(lián)合會得規(guī)定,由孔徑得大小,把孔分為三類:微孔(孔徑小于2nm)、介孔(2～50nm)、大孔(孔徑大于50nm)

同時,孔具有各種各樣得類型和形狀,我們把多孔材料分為微孔材料、介孔材料、大孔材料。我們要介紹得金屬有機骨架化合物MOFs就屬于微孔材料。MOFs不同于無機分子篩,其孔道就是由金屬和有機組分共同構成得,對有機分子和有機反應具有更大得活性和選擇性。制備MOFs得金屬離子和有機配體得選擇范圍非常大,可以根據(jù)所需材料得性能,如孔道得尺寸和形狀等,選擇適宜得金屬離子以及具有特定官能團和形狀得有機配體。MOFs主要就是通過金屬離子和有機配體自組裝得方式,由金屬或金屬簇作為頂點,通過剛性得或半剛性得有機配體連接而成。由配位基團包裹金屬離子而形成得小得結構單元稱為次級結構單元(SecondaryBuildingUnit,SBU)次級構造單元(SBU),如果能將金屬中心鍵合在螯合點上而不就是在單齒配位點上,則不僅因為非常強得螯合效應而使網(wǎng)絡結構得穩(wěn)定性大大提高,而且可能產(chǎn)生少得網(wǎng)絡拓撲形式,這樣在骨架結構得設計與合成中就能夠有更大得預測性和控制性。

SBU通過有機單元連接羧基得碳原子而形成網(wǎng)狀得MOFsMOFs得配體類型1含氮雜環(huán)有機配體MOFs常見得含氮雜環(huán)配體吡啶、2,2’-聯(lián)吡啶、4,4’-聯(lián)吡啶等,均為中性配體。例如,S、Noro等人采用4,4’-聯(lián)吡啶,與Cu2+以及AF6型陰離子(A=Si,Ge,P)得體系中合成了系列MOFs。但中性配體合成得骨架穩(wěn)定性較差,在客體分子排空后,結構容易產(chǎn)生坍塌,從而失去原有得孔隙。2含羧基有機配體MOFs芳香羧酸作為有機配體得主要優(yōu)點就是形成得聚合物孔徑大,熱穩(wěn)定性高和易形成SBU結構,能夠有效地防止網(wǎng)絡得互相貫通。最近幾年,羧酸作配體得骨架得到大量合成。其中以對苯二甲酸(H2BDC)和均苯三甲酸(H2BTC)為配體得居多。美國密歇根大學以Yaghi為首得材料設計與研究小組以Zn(NO3)2·4H2O與對苯二甲酸在N,N’-二乙基甲酰胺(DEF)溶劑中,于85~105℃下合成出系類微孔結構。紅球—O綠球—Br黑球—C藍色多面體—Zn黃色—vanderWaalsspheresthatwouldbeinthecavitieswithouttouchingtheframeworks大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點3含氮雜環(huán)與羧酸混合配體MOFs

為了尋找更新穎得拓撲結構,很多混合配體得使用得到嘗試,大多數(shù)為羧酸類與含氮雜環(huán)類化合物得混合使用。這樣,骨架克服了單獨使用中性得含氮雜環(huán)配體骨架不穩(wěn)定得缺點,但就是與只含有羧酸配體得骨架相比,形成高維結構得機會要小一些。例如,2005年HyungphilChun等人采用Zn2+與4,4’-聯(lián)吡啶和對苯二甲酸等合成了一系列得金屬有機骨架材料。4兩種羧酸混合配體MOFs兩種羧酸作為混合配體共同參與配位就是新穎結構合成得又一個新思路。目前,在混合羧酸MOFs得合成方面已經(jīng)有初步得發(fā)展。以兩種羧酸作為混合有機配體得最早得報道就是Chen等,她們在醋酸鋅、H2BDC和H3BTC得N,N’-二甲基甲酰胺、乙醇、氯苯得混合溶液中,160℃得條件下,合成了含有兩種羧酸配體得骨架Zn3·BDC·2BTC。制備方法——溶劑熱法設備簡單對合成條件敏感自組裝層影響膜性能基底Au自組裝膜MOF-5制備方法——晶種法把晶體得成核和生長過程分離開→更好地控制晶體得生長和膜得微結構制備方法——晶種法MOF晶種——α-磷鋅礦晶體合成晶膜制備三維表面成膜選擇性催化功能化

PaoloFalcaro等人發(fā)現(xiàn)納米結構得α-磷鋅礦微粒具有促使MOF-5成核得特殊功能,基于這樣一個發(fā)現(xiàn),她們采用α-磷鋅礦為晶種制備MOF-5,在晶體合成、晶膜制備和晶體功能化方面均展現(xiàn)出了獨特得優(yōu)