锆基金属有机骨架材料及其吸附气体的综述

述了溶剂热法合成锆基金属有机骨架材料及其对无毒气体(氢气、二氧化碳)、有毒气体(氯化氰)、神经性毒剂(梭曼)等吸附水解方面的应用。同
时，还根据锆基金属有机骨架材料的研究现状对其未来在防护领域应用的发展趋势进行了展望。为以后高稳定性锆基金属有机骨架材料在气体
防护方面的研究应用提供理论依据。
[关键词]锆基金属有机骨架材料；溶剂热法；气体吸附；神经毒剂自消解
1 锆基金属有机骨架材料定义
目前基于不同金属与不同配体在一定条件下合成的具有各种 各样功能的金属有机骨架材料，主要有 IRMOFs、ZIFs、MILs、 UiO 等 4 大系列。IRMOFs 与 ZIFs 系列材料均是由美国 Yaghi 教 授课题组最先合成的，IRMOFs 的代表材料是由锌离子与有机酸 配体自组装而成的具有立方体骨架结构的 MOF[7]，ZIFs 系列材料 最典型的是具有分子筛类方钠石拓扑结构的微孔 ZIF-8[8]晶体分 子筛膜材料，其 0.4 纳米的有效孔径可高效用于气体分离。MILs 系列材料是由法国 Ferey 课题组合成的，最具代表性的是铬离子 于有机配体溶液中形成的具有中孔笼状结构且具有呼吸作用的 MIL-101[9]骨架材料，其独特的呼吸作用结构对于气体的分离也具 有良好的效果。UiO 系列金属有机骨架材料是 Lillerud 等首次报 导，由四价锆离子与有机羧酸配体构建的的 UiO-66[10]、UIO-67[11] 等系列金属有机三维多孔骨架材料。
[中图分类号]TQ
[文献标识码]A
[文章编号]1007-1865(2020)10-0069-03
Review of Zirconium-based Metal Organic Framework Materials and Gas Adsorption
Wu Yue, Jin Yanren, Zhao Ting*, Wang Dezhou, Xing Haoyang, Zhao Qing (Shanxi Xinhua Chemical Co., Ltd., Taiyuan 030008, China)
Abstract: The zirconium-based metal-organic framework material has the characteristics of excellent environmental stability, high specific surface area and abundant surface functional groups, which makes it have an important role in gas adsorption. Solvothermal synthesis of zirconium-based metal-organic framework materials and their application to the adsorption and hydrolysis of non-toxic (hydrogen, carbon dioxide), toxic gases (cyanogen chloride), and neurotoxic agents (Saumann) are introduced in this article. According to the research status of zirconium-based metal organic framework materials, the future development trend of its application in the field of protection is prospected. It provides a theoretical basis for future research and application of high-stability zirconium-based metal organic framework materials in gas protection.
用方面具有独特的优势。虽然性能各异的金属有机骨架材料每天
都在快速更新，但稳定的金属有机骨架材料比较少见，如铜基金
属有机骨架材料、氧化锌等吸附材料在一定湿度条件下是不稳定 的[5]。锆基金属有机骨架材料(Zr-MOFs)是由四价锆离子与有机二 羧酸配体合成的一种新型的纳米晶体材料。因四价亲氧锆阳离子 上强的锆氧(Zr-O)键与锆金属离子的高配位数，使得 Zr-MOFs 具 有超高的热稳定性、化学稳定性和对大气湿度环境优异的抵抗力 [6]。锆基金属有机骨架材料同样具有易功能化、巨大的比表面积、
Keywords: zirconium-based metal organic framework material；solvothermal；gas adsorption；nerve agent self-digestion
金属有机骨架材料(MOFs)是一种由金属离子或金属簇与含 碳、氢、氧、氮等原子的有机配体通过键能自组装形成的一种新 型多孔吸附材料[1-2]。金属有机骨架材料具有极高的比表面积、丰 富的金属活性位点与表面官能团[3-4]等特点，所以其在气体吸附应
2020 年 第 10 期 第 47 卷 总第 420 期
广东化工 ຫໍສະໝຸດ · 69 ·锆基金属有机骨架材料及其吸附气体的综述
武越，金彦任，赵婷*，王德周，邢浩洋，赵晴 (山西新华化工有限责任公司，山西 太原，030008)
[摘 要]锆基金属有机骨架材料具有优异的环境稳定性、高的比表面积与丰富的表面官能团等特点，使其在气体吸附方面有重要的作用。综
孔径可调等优点。笔者综述了国内外制备不同官能团与孔隙结构
锆基金属有机骨架材料的溶剂热法，并对制备的锆基金属有机骨
架材料进行比较，为制备不同性能的锆基金属有机骨架材料提供 更多的参考方法。此外，也总结了 Zr-MOFs 在气体吸附方面的应 用进展，为下一阶段推动锆基金属有机骨架材料的应用研究提供
新的思路。