金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)簡(jiǎn)介.docVIP

金屬有機(jī)骨架（MOFs）材料代表了一類雜合的有機(jī)無(wú)機(jī)超分子材料，是通過(guò)有機(jī)橋聯(lián)配體和無(wú)機(jī)的金屬離子的結(jié)合構(gòu)成的有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。MOFs 呈現(xiàn)出目前最高的比表面積，最低的晶體密度以及可調(diào)節(jié)的孔尺寸和功能結(jié)構(gòu)，使 MOFs 可以實(shí)現(xiàn)一些特殊的應(yīng)用，包括氣體的存儲(chǔ)和分離，催化以及藥物緩釋等。通過(guò)在有機(jī)配體中引入功能基團(tuán)或者利用 MOFs 作為主體環(huán)境引入活性組分，合成功能化的 MOFs 材料，可以大大拓寬其應(yīng)用范圍。-華南理工-袁碧貞 金屬有機(jī)骨架（Metal-Organic Frameworks MOFs）材料是利用含氧、氮等多齒有機(jī)配體與金屬離子通過(guò)自組裝形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種類沸石材料1。華南理工-袁碧貞 MoF材料是由含氧!氮等的多齒有機(jī)配體(大多是芳香多酸和多堿)與過(guò)渡金屬離子自組裝而成的配位聚合物,是一種比表面積大!孔隙率高!熱穩(wěn)定性好!構(gòu)型多樣化的類沸石材料22一,其發(fā)展歷程大致可以分為三代12.如圖1一1所示最早的MoF材料是由Kattagawa/J!組在20世紀(jì)90年代中期合成的,但其合成的材料在客體分子去除后,骨架坍塌,晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞,未形成永久性的孔隙率這也是第一代MOF材料隨后科學(xué)家們開(kāi)始研究新型的陽(yáng)離子!陰離子以及中性的有機(jī)配體鏈接形成的配位聚合物第二代材料在客體分子移走后能夠留下空位形成永久性的孔隙率MOF材料在受到壓力!光!化學(xué)刺激或者除去溶劑分子時(shí),材料骨架的形狀會(huì)發(fā)生變化,這就是第三代MOF材料含有梭基的陰離子配體和金屬離子鏈接構(gòu)成的MOF材料屬于我們所說(shuō)的第二代MOF材料,然而含有氮雜環(huán)的有機(jī)中性配體構(gòu)建的MOF材料屬于我們所說(shuō)的第三代MOF。北化-安曉輝 金 屬-有 機(jī) 骨 架 ( metal-organic frameworks，MOFs) 材料是由金屬離子與有機(jī)配體通過(guò)自組裝過(guò)程雜化生成的一類具有周期性多維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔晶體材料，具有納米級(jí)的骨架型規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，大的比表面積和孔隙率以及小的固體密度，在吸附、分離、催化等方面均表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，已成為新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿。MOFs 材料的出現(xiàn)可以追溯到 1989 年以 Robson 和 Hoskins 為主要代表的工作，他們通過(guò) 4，4，4，4-四氰基苯基甲烷和正一價(jià)銅鹽Cu( CH3CN)4BF4在硝基甲烷中反應(yīng)，制備出了具有類似金剛石結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)狀配位聚合物1，同時(shí)預(yù)測(cè)了該材料可能產(chǎn)生出比沸石分子篩更大的孔道和空穴，從此開(kāi)始了 MOFs 材料的研究熱潮。但早期合成的 MOFs 材料的骨架和孔結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，容易變形。直到 1995 年 Yaghi 等合成出了具有穩(wěn)定孔結(jié)構(gòu)的 MOFs2，才 使 其 具 有 了 實(shí) 用價(jià)值。由于 MOFs 材料具有大的比表面積和規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，并且孔尺寸的可調(diào)控性強(qiáng)，骨架金屬離子和有機(jī)配體易實(shí)現(xiàn)功能化，因此在催化研究39、氣體吸附10、磁 學(xué) 性 能11、生 物 醫(yī) 學(xué)12以 及 光 電 材料13等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這些特性貌似與現(xiàn)有的沸石和介孔分子篩很相似，但實(shí)際上卻有較大的差別14: 如在孔尺寸方面，沸石的孔尺寸通常小于 1 nm，介孔分子篩的孔尺寸通常大于 2 nm，而MOFs 的孔尺寸可以從微米到納米不等; 在比表面積方面，沸石通常小于 600 m2/ g，介孔分子篩小于2 000 m2/ g， 而 MOFs 的 比 表 面 積 可 達(dá)10 400 m2/ g15。不但如此，MOFs 可以通過(guò)對(duì)有機(jī)配體的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的結(jié)構(gòu)，如在 MOFs 中嵌入立體手性的配體，來(lái)實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱催化反應(yīng)16等。因此 MOFs 可以應(yīng)用在一些沸石和介孔分子篩無(wú)法應(yīng)用的方面。北化-李慶遠(yuǎn) 金屬一有機(jī)骨架材料(metal一筆anieframework,MOF)通常是指由無(wú)機(jī)簇(ino嗯aniecluster)同有機(jī)配體(linker)相連接形成的具有周期網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的晶體材料=.不同于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)一有機(jī)雜化材料,通過(guò)選擇不同的金屬簇和有機(jī)配體,科學(xué)家們可以對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和修飾吉大-徐進(jìn) MOFs 材料主要由金屬中心和有機(jī)配體兩個(gè)部分組成。金屬中心被視為無(wú)機(jī)次級(jí)結(jié)構(gòu)單元（SBU），而有機(jī)配體被視為有機(jī) SBU，兩個(gè)部分通過(guò)配位鍵以及其他分子間作用力相互聯(lián)接，從而構(gòu)成具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體材料8,9。在文獻(xiàn)中，MOFs 材料還常見(jiàn)其他的表述，如：有機(jī)無(wú)機(jī)雜化晶體材料（ OrganicInorganic Hybrid Materials ）、 多 孔 配 位 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) （ PorousCoordination Networks）、多孔配位聚合物（Porous