金属有机骨架材料(MOFs)简介
金属-有机骨架材料(MOF)的分类
结构特征
基于拓扑结构
根据MOFs的拓扑结构进行分类，如 不同的连接方式、节点类型和网络结 构。
基于孔径大小
基于功能性
根据MOFs的官能团类型和功能进行 分类，如具有特定反应活性或吸附性 能的MOFs。
根据MOFs的孔径大小进行分类，适 用于不同大小的客体分子吸附和分离。
合成方法
01
02
03
水热合成法
溶液法
在温和条件下，通过控制反应物的浓度、温度和pH等参数，使反应物在溶液中结晶形成 MOFs。该方法适用于合成低成本、大规模的MOFs。
气相法
在气态条件下，使金属前驱体与有机连接单元反应生成MOFs。该方法可以合成具有特定 形貌和结构的MOFs。
基于应用领域的分类
气体储存和分离
MOFs具有高比表面积和可调的 孔径，可以用于储存和分离氢 气、天然气等气体。
通过调整金属离子和有机配体的组合，提高MOFs的孔径可调性和结构稳定性，使其能够更好地 吸附和分离气体。
增强MOFs的热稳定性和化学稳定性
通过改进合成方法和条件，降低MOFs在高温和化学环境中的分解和损失，提高其稳定性和使用 寿命。
提升MOFs的吸附容量和选择性
通过优化MOFs的结构和组成，提高其对特定气体的吸附容量和选择性，使其在气体分离和储存 领域具有更高的应用价值。
催化
MOFs可以作为催化剂载体，用 于催化氧化、还原、加氢等反 应。
传感器
由于MOFs具有高灵敏度和选择 性，可以用于检测气体、生物 分子等物质的存在和浓度。
药物输送
通过将药物分子装载到MOFs中 ，可以实现对药物的缓释和靶 向输送。
04 MOFs的未来展望
提高MOFs的性能和稳定性
MOFs材料简介
MOFs具有合成方法多样、比表面积大、孔道和 化学性质可调等优点。
由于其这些特点，该材料主要应用于催化、传 感、药物输送和分离分析等领域
Furukawa H, Cordova KE, [J]. Science, 2013, 341(6149): 1230444. Dhakshinamoorthy A, Asiric AM, Garcia H. [J]. Chem Commun, 2014, 50: 12800-12814. Dai H, Xia B, Wen L, et al. [J]. Appl Catal B-Environ, 2015, 165: 57-62. He L, Liu Y, Liu J, et al. [J]. Angew Chem Int Ed, 2013, 52: 3741-3745.
发光金属-有机骨架材料
发光材料在荧光灯、等离子平板显示、光开关、发光二极 管以及荧光探针等许多领域的应用使其成为近十几年来国际前 沿的研究热点。设计和开发具有长寿命、低能耗、高效率的发 光材料是众多物理和化学家所追求的目标。
金属-有机骨架配合物( MOF) 的易功能化和结构可裁剪的 特性以及在光、电、磁方面的优良性能使它们在分离、吸附、 催化、光电、传感和生物医药等许多领域显现出了其巨大的应 用价值和开发前景。作为一种新型的多功能分子基材料，它们 的发光性能以及在发光材料方面所体现出的潜在的应用价值也 引起了相当大的关注。
分子分离
MOFs材料孔径大小和孔道表面可调控的MOFs材料， 这可以用于分子分离。2006年，Chen等人报道了一个 微孔材料MOF-508，由于它的孔道大小形状具有分离烷 烃的能力，因此，MOF-508首次成为气相分离柱填充材 料的MOFs
药物缓释
MOFs材料介绍
MOF-5粉末超声分散在乙腈中制得MOF-5悬浮液
悬浮液填充到固相萃取空柱管
上样前，甲醇淋洗
上样后，真空抽取SPE柱， 目标物用二氯甲烷洗脱
氮气流吹干洗脱液，再加入乙腈 复溶样品，取其进入色谱柱分析数据
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谢谢！
微波 快速结晶
在微波辅助下，可以在较低温度下，较为温和的条件，较短的时间内 完成反应，晶体颗粒小。
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制备方法——晶种法
通过蒸发或冷却化合物大的饱和溶液，生成单晶
反应条件温和，生成较好的单晶，便于单晶结构解析 缺点：时间长，且需反应物在室温条件下溶解性好。
18
制备方法——超声合成法
•
超声合成在于能使溶剂中不断地形
超声均匀
机械搅拌
20
乙醇，水，洗涤，真空干燥
（三）合成MIL-101
Cr(NO3)3 ·9H2O
苯二甲酸
加至聚四氟 乙烯反应釜
加入水，氢氟酸
混合均匀后密封装入 不锈钢套内，烘箱中 220℃反应8h
产物经DMF回流12h，10000rpm离心5min， 弃上液，乙醇洗涤数次，离心，干燥
22
23
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结构
最大的特点
柔韧性，在外界因 素刺激下，材料结 构会在大孔和窄孔 两种形态之间转变。
MIL
呼吸现象
10
CPL
④ CPL
由六配体金属元素与中性的含氮杂环的 2，2'联吡啶，苯酚等配体配位而成
剩余的两个位置则是金属与线性二齿 有机配体形成，形成独特的层状结构
CPL
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利用Zn（二价）或Co（二价）与咪唑体反应，合成出类沸石
改变不同的有机配体，可以获得具有“孔笼-孔道”结构 的MOF材料。
金属有机骨架材料简介
金属有机骨架的气体吸附性能研究摘要：金属有机骨架材料(metal organic frameworks，MOFs)作为一类新型的多孔材料，具有比表面积高、孔径可调、可功能化修饰等诸多优点，在气体吸附领域具有广泛的潜在用途，研究MOFs材料上的吸附，揭示其吸附机理，对新MOFs材料的设计及其在吸附领域的应用，具有非常重要的理论研究和应用价值。
本文主要介绍了MOFs材料的特点，并讨论了不同MOFs材料对CO2，H2，CH4气体的吸附性能。
关键词：MOFs；气体吸附性1.金属有机骨架（MOFs）的简介金属有机骨架材料是由金属离子或离子簇与有机配体通过分子自组装而形成的一种具有周期性网络结构的晶体材料，组成MOFs的次级结构单(secondary building units，SBUs)是由配位基团与金属离子结合而形成小的结构单元，在一定程度上决定了材料骨架的最终拓扑结构。
这种多孔骨架晶体材料，是一种颇具前途的类沸石(有机沸石类似物)材料，可以通过不同金属离子与各种刚性桥连有机配体进行络合，设计与合成出不同孔径的金属-有机骨架，从而使得MOFs的结构变化无穷，并且可以在有机配体上带上一些功能性的修饰基团，使这种MOFs微孔聚合物可以根据催化反应或吸附等性能要求而功能化[1]。
MOFs材料的研究始于20世纪80年代末90年代初，1989年Hoskins和Robson报道了一类由无机金属团簇和有机配体以配位键方式相互链接而成的新型固体聚合物材料，被认为是MOFs材料研究的开端，但当时普遍存在的问题是用于合成MOFs材料的模板剂除去后结构容易坍塌，而且其骨架出现相互贯穿的现象[2]。
20世纪以来MOFs的研究取得了突破性进展，随着晶体工程学在MOFs研究中的应用，人们可以根据需要通过设计新型的有机配体和控制合成方法来精确调控MOFs的结构，各种高比表面积和孔体积的新型MOFs材料不断被合成出来[3]，与此同时，MOFs在气体吸附、分离、催化、药物运输荧光等方面表现出了巨大的应用潜力。
功能MOFs材料 metal organic framework
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2Ni(NO3)2.6H2O + bpe + N(CN)2{[Ni(bpe)2(N(CN)2]N(CN)2· 5H2O}n
bpe ≡
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A major advantage of this approach is that the manipulations are very easy. A major disadvantage of this approach is that the outcomes are often difficult to be predicted since no control is applied on the many factors affecting the structure of a MOF. Factors affecting the structure other than the metal and the linker: (1) counterions, (2) templates (the presence of which within the structure is necessary for its formation), (3) solvents or nonbonding guests, (4) Auxiliary ligands, (5) pH value, (6) hydrothermal/ solvothermal conditions …… 14
径形状以及大小都可以通过选择不同的金属中心和
有机配体来实现。
5
MOFs ，是指“由配体与金属离子通过配位键 连接形成的无限网络状聚合物材料”，属于“无机-
有机杂化材料”。
MOFs 材料兼具无机材料刚性和有机材料柔韧
性的特征，使其在现代材料研究方面呈现巨大的发
MOFs材料简介
金属-有机骨架薄膜
MOFs 沉淀在Al2O3、SiO2 及碳基底上
MOFs 沉淀在自组装有机单层 ( SAM) 修饰的 基底上
MOFs 的分步层层液相外延生长
纳米级金属-有机骨架材料
以块状材料形式存在的金属-有机骨架的宏观固 态性质制约了它们在溶液中的行为，限制了它们的应 用领域，如生物学领域的药物储藏和缓释、生物成像 及气态信号分子的传输等。因此，通过缩减此类材料 的尺寸至次微米甚至纳米级不仅扩大了应用范围，而 且为金属-有机骨架开辟了一个新的领域，即纳米级配 位聚合物( nanoscale coordination polymers，NCPs)
金属离子 Co2+
有机配体 H3L
5-（苯甲酸-4-甲氧 基）间苯二甲酸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化
MOFs 材料的不饱和金属位点作为Lewis acid sites可 以用作催化中心，目前已应用到氰基化反应、烃类、醇 类的氧化反应、Diels-Alder 反应、酯化反应、偶联反 应等多种反应。
气体吸附与存储
氢气作为一种理想的高效清洁能源，它不仅燃烧 效率高而且清洁无污染受到了人们的青睐，由于 MOFs 材料的特殊孔道结构，被认为是潜在的储氢材 料。
相对于传统的C-18 硅胶颗粒、碳纳米管和石墨烯等材料, MOFs 材料具有一些优越的结构特点可以使其在萃取分离中的应用潜力更广 阔: 多孔结构的大比表面积使富集吸附的接触点增多; 多孔结构更利 于目标物在MOFs 材料表面吸附; 可以通过优化有机配体结构提高萃取 选择性;可以通过π-π作用、范德华力、氢键作用与目标分子作用,从 而提高吸附效果。当其萃取有机物时, 因MOFs 比表面积大, 吸附容量 高, 萃取完成后将萃取相洗脱, 即可实现痕量目标化合物的萃取分离。 目前在萃取分离中应用最多的是具有水稳定性、溶剂稳定性和热稳定 性好的MOFs 材料, 如ZIFs 系列和MILs 系列。
金属有机骨架材料的多孔结构
金属有机骨架材料的多孔结构金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是近年来新兴的一类新型晶态多孔材料，具有特殊的化学和物理性能，尤其在气体存储、分离和催化等领域应用广泛。
其多孔结构具有高度可控性，可以通过改变金属和有机配体的种类、比例、长度、大小等因素来调控多孔结构，从而实现各种性能的优化。
一、基本概念MOFs是由具有“架”状结构的金属中心（如锌、铜、铝等）和有机配体（如芳香族或脂肪族的有机酸）通过配位作用构成的晶态多孔材料。
MOFs的多孔性质来源于其特殊的组成方式，有机配体可以作为桥连分子连接金属中心，形成不同的“架”状结构，从而形成微孔、介孔或超孔道的多孔结构。
MOFs的特点是结构高度可控，可以通过合成条件的调控来实现不同形貌、孔径和孔隙度的MOFs的制备，从而适应不同应用领域的需要。
同时，MOFs具有高度的表面积、孔隙度、吸附选择性和化学稳定性等特点，使其在气体吸附、分离、催化等方面具有广泛的应用前景。
二、多孔结构的调控MOFs的孔结构可以通过控制配体和金属离子的选择、比例和长度、大小等多个因素来调节。
植入功能基团的有机配体和置换金属离子可以进一步提高其吸附、分离和催化性能。
以下介绍几种常见的方法：1. 模板法：利用介孔或微孔的高级别结构作为模板，通过自组装过程形成MOFs，可以得到具有高级别孔结构的MOFs。
2. 气溶胶凝胶法：将沉淀形成的金属有机框架和模板混合，通过喷雾干燥，制备多孔结构清晰的金属有机骨架材料。
3. 前驱物转化法：将前驱物与有机配体混合，同时加热、磁搅拌，制备多孔骨架材料，是近年来广泛使用的制备方法。
4. 溶剂热法：利用有机溶剂和水热等方法，实现金属有机框架的制备。
三、应用前景MOFs在吸附、分离和催化等方面具有广泛的应用前景，以下列举几个例子：1. 气体存储：MOFs的独特多孔结构使其在气体吸附和存储方面表现出色，可以用作氢气和氧气等重要气体的储存材料。
MOFs简介
• 羧基部分的负电荷密度较大,与金属离子的配位能力较强 • 羧基有多种配位方式,可以形成金属羧酸盐簇或桥连结构, 增加了主体结构的稳定性和刚性,可防止互穿网络的形成 通常人们多选择多元羧酸为有机配体,是因其结构更有独特处 • 完全或部分去质子的羧基展现出不同的配位几何结构,从 而导致更高维数的结构 • 有特殊角度的相邻羧基(180°,120°,60°) 可以在一个特 别的方向上连接金属离子,获得独特的扩展网络,产生预想 的网络结构 • 根据去质子羧基的数目它们不仅可以被当作氢键受体也可 以当作氢键给体
Pore properties of the MOFs from Zn2 + and different dicarboxylic acid ligands
Pore properties of the MOFs from Zn2 + and BDCligands with different side chains
中心金属原子多选过渡金属离子如zn金属离子和配体的物质的量比改变金属离子与配体的物质的量比可引起金属离子配位数的改变溶剂和模板剂目前使用较多的去质子化碱为有机胺类物质如三乙胺dmfdef温度和ph温度不同会影响有机配体的配位能力导致生成的框架结构不同ph控制着体系的质子数直接影响配体的结构和配位能力反应溶液的ph不同生成的框架结构也不同ph增大会使mofs材料的框架单元随之增大有机配体mofs的配体类型两种羧酸混合配体mofs有机配体调节一般来说空间位阻大的配体不利于形成高维数的网络结构而具有稳定的环状结构刚性的有机分子常被用来构筑孔道结构的高维聚合物同时这个刚性分子应至少含有一个多齿型官能团如coh等使之具有很好的配位能力和聚合能力
催化剂 MOFs作为催化剂，可以用于多类反应，如氧化、开环、环氧化、 碳碳键的形成(如氧基化、酰化)、加成(如羰基化、水合、酯化、 烷氧基化)、消去(如去羰基化、脱水)脱氢、加氢、异构化、碳碳 键的断裂、重整、低聚和光催化等方面。 MOFs在催化 剂方面的应用研究已有报道，如，Snejko等综合了磺酸的强酸性 和稀土元素的催化活性这两个因素，利用1，5—二磺酸萘的钠盐 (NDS)与Ln(N03)3· 6H2O(Ln=La、Pr和Nd)通过水热合成得到3种 配位化合物。利用这3种配位化合物来催化氧化里哪醇，能得到 具有重要应用价值的里哪醇氧化物，且反应步骤简单，产率分别 达到100％、94％和75％。
金属有机骨架材料
实用标准文案
精彩文档金属有机骨架材料
金属有机骨架材料（MOFs）是近十年来发展迅速的一种配位聚合物，具有三维的孔结构，一般以金属离子为连接点，有机配体位支撑构成空间3D延伸，系沸石和碳纳米管之外的又一类重要的新型多孔材料，在催化，储能和分离中都有广泛应用，目前，大多数研究人员致力于氢气储存的实验和理论研究。
金属阳离子在 MOFs 骨架中的作用一方面是作为结点提供骨架的中枢，另一方面是在中枢中形成分支，从而增强MOFs 的物理性质(如多孔性和手性) 。
这类材料的比表面积远大于相似孔道的分子筛，而且能够在去除孔道中的溶剂分子后仍然保持骨架的完整性。
因此，MOFs 具有许多潜在的特殊性能，在新型功能材料如选择性催化、分子识别、可逆性主客体分子(离子) 交换、超高纯度分离、生物传导材料、光电材料、磁性材料和芯片等新材料开发中显示出诱人的应用前景，给多孔材料科学带来了新的曙光。
常见的不同类型的金属有机骨架材料的结构如下图所示：
如下图所示：
MOFs 材料作为储氢领域的一名新军，由于具有纯度高、结晶度高、成本低、能够大批量生产、结构可控等优点，正受到全球范围的极大关注，近年来已成为国际储氢界的研究热点。
经过近 10 年的努力，MOFs 材料在储氢领域的研究已取得很大的进展，不仅储氢性能有了大幅度的提高，而且用于预测 MOFs材料储氢性能的理论模型和理论计算也在不断发展、逐步完善。
但是，目前仍有许多关键问题亟待解决。
比如，MOFs 材料的储氢机理尚存在争议、MOFs材料的结构与其储氢性能之间的关系尚不明确、MOFs 材料在常温常压下的储氢性能尚待改善。
这些问题的切实解决将对提高 MOFs 材料的储氢性能并将之推向实用化进程发挥非常重要的作用。
MOFs材料介绍
谢谢！
微波 快速结晶
在微波辅助下，可以在较低温度下，较为温和的条件，较短的时间内 完成反应，晶体颗粒小。
制备方法——晶种法
通过蒸发或冷却化合物大的饱和溶液，生成单晶
反应条件温和，生成较好的单晶，便于单晶结构解析 缺点：时间长，且需反应物在室温条件下溶解性好。
制备方法——超声合成法
超声合成在于能使溶剂中不断地形
产物离心分离， DMF洗涤三次，静 置，高沸点溶剂 DMF从离心管顶部 倒出，加入低沸 点溶剂二氯甲烷， 重复三次
真空干燥，将干燥 好的粉末细细研磨 过筛，取得粒径在 50-75um的晶体粉 末备用
MOF-5粉末超声分散在乙腈中制得MOF-5悬浮液
悬浮液填充到固相萃取空柱管
上样前，甲醇淋洗
上样后，真空抽取SPE柱， 目标物用二氯甲烷洗脱
由分离的次级结构单元 【Zn4O】6+无机基团与一 系列芳香羧酸配体
1
2
5
以八面体形式桥连自 组装而成的微孔晶体
IRMOF
.....
材料 Zn4O（R1BDC）
3
最简单的为 IRMOF-1
4
其表面积高，孔道结构 规则，孔容积较大，表 现出一定的储氢性能。
IRMOF
Cu-BTC:间苯三甲酸和硝酸铜在乙二醇/水的混合溶液中， 180℃下反应12h。
结构
最大的特点
柔韧性，在外界因 素刺激下，材料结 构会在大孔和窄孔 两种形态之间转变。
MIL
呼吸现象
④ CPL
CPL
由六配体金属元素与中性的含氮杂环的 2，2'联吡啶，苯酚等配体配位而成
剩余的两个位置则是金属与线性二齿 有机配体形成，形成独特的层状结构
mofs比表面积的范围
mofs比表面积的范围【原创实用版】目录1.引言2.金属有机骨架材料 (MOFs) 的概述3.MOFs 比表面积的重要性4.MOFs 比表面积的范围5.MOFs 比表面积的影响因素6.MOFs 比表面积的应用7.结论正文【引言】金属有机骨架材料 (Metal-Organic Frameworks, MOFs) 是一种具有高比表面积、多孔性、可调结构和化学功能性的晶态材料。
近年来，MOFs 在催化、吸附、储存和传输等方面展现出广泛的应用前景。
其中，MOFs 的比表面积是评价其性能的重要指标之一。
本文将探讨 MOFs 比表面积的范围、影响因素及应用。
【金属有机骨架材料 (MOFs) 的概述】金属有机骨架材料是由金属离子和有机配体通过配位键形成的一种多孔材料。
MOFs 具有较高的比表面积、可调的孔径和化学功能性，可以通过改变金属离子和有机配体的种类、配比和组装方式来实现。
这使得MOFs 在催化、吸附、储存和传输等领域具有广泛的应用潜力。
【MOFs 比表面积的重要性】MOFs 的比表面积是指单位质量的 MOFs 材料所具有的表面积。
高比表面积意味着 MOFs 具有更多的活性中心，可以提高催化剂的催化效率、吸附剂的吸附容量和存储材料的储氢容量等。
因此，MOFs 的比表面积是评价其性能的重要指标之一。
【MOFs 比表面积的范围】MOFs 的比表面积范围较大，通常在 1000-10000 m/g 之间。
不同类型的 MOFs 材料具有不同的比表面积，如二维 MOFs 的比表面积通常在1000-5000 m/g，而三维 MOFs 的比表面积可以达到 10000 m/g 以上。
此外，MOFs 的比表面积可以通过后处理、改性和复合等方法进行调控。
【MOFs 比表面积的影响因素】MOFs 的比表面积受多种因素影响，包括：1.金属离子和有机配体的种类、配比和浓度；2.组装方式和条件，如溶剂、温度和时间等；3.MOFs 的晶态结构和孔径分布；4.后处理和改性方法，如热处理、酸碱处理和改性剂修饰等。
MOF结构材料
第一部分MOFS结构材料
一，MOFS结构材料简单介绍：金属-有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks）是指过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多空材料。
它具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点。
主要包括两个重要组分：结点（connectors）和联接桥（linkers）
即MOFs是由不同连接数的有机配体（联接桥）和金属离子结点组合而成的框架结构。
MOFs又名配位聚合物或杂合化合物，是利用有机配体与金属离子间的金属．配体络合作用自组装形成的具有超分子微孔网络结构的类沸石(有机沸石类似物)材料[1] 。
二，MOFS结构材料的制备：
1，原位溶剂热法[2]
2, 晶种法[3]
3, 微波法[4] 4，分层法[5]
三，应用领域
MOFS 材料由于其特殊的的结构性质和其内部结构的改变使其在气体储存，小分子分离，催化等领域具有重要作用。
随着人们对有机和无机部分连接的逐步理解，MOFs的潜在应用价值逐步得到体现。
MOFs已经由一种新奇物质转化成了一种功能材料。
这不仅仅是因为它们具备了常规多孑L 物质具备的性能(分子筛、吸附、存储)，更重要的是它的应用正深入到其他众多领域：因其压缩性而涉及到了固体化学和物理化学；因其存储和运载药物的能力涉及到了生命科学；因其能提供单层分散的纳米粒子而涉及到了纳米科学；因其聚合性还涉及到了聚合科学等等。
MOFs材料介绍
HCL
加入氨水
超声均匀后加入硅酸乙酯
超声均匀
机械搅拌
乙醇，水，洗涤，真空干燥
20
（三）合成MIL-101
Cr(NO3)3 · 9H2O
苯二甲酸
加至聚四氟 乙烯反应釜
加入水，氢氟酸
混合均匀后密封装
入不锈钢套内，烘 箱中220℃反应8h
产物经DMF回流12h，10000rpm离心5min ，弃上液，乙醇洗涤数次，离心，干燥
利用Zn（二价）或Co（二价）与咪唑体反应，合成出类沸石 结构的MOF材料
ZIF
14
二 制备方法
超声合成法 电化学合成
15
制备方法——溶剂热法/水热法
晶体生长完美 设备简单 孔径的控制
16
制备方法——微波法
电荷分布不均的 小分子迅速吸收 电磁波而使其产 生高速转动和碰 撞，从而极性分 子随外电场变化 而摆动并产生热 效应，使反应物 的温度在短时间
末备用
MOF-5粉末超声分散在乙腈中制得MOF-5悬浮液
悬浮液填充到固相萃取空柱管
固相萃取
上样前，甲醇淋洗
上样后，真空抽取SPE柱， 目标物用二氯甲烷洗脱
氮气流吹干洗脱液，再加入乙腈 复溶样品，取其进入色谱柱分析数据
27
谢谢！
Cu-BTC:间苯三甲酸和硝酸铜在乙二醇/水的混合溶液中， 180℃下反应12h。
改变不同的有机配体，可以获得具有“孔笼-孔道”结构 的MOF材料。
7
具有孔笼孔道结构的MOF材料
8
MIL
Cr(NO3)3·4H2O，对苯 二甲酸，氢氟酸和水
按比例1:1:280合成的 MIL-53（Cr）
呼吸现象
22
23
MOFS材料
目前，国际上许多化学家、物理学家和材料学 家的研究结果表明，MOFs 多孔材料在气体的储存、 催化剂、分离及光电磁材料等方面具有重要的应用 价值。
另外，金属位在大量的分子识别过程中起关键 性的作用，因为金属位能产生高度的选择性和分子 的储存和传送。
MOFs材料经常具有不饱和金属位和大的比表Biblioteka 面积，这在化学工业有着广阔的应用前景。
32
1. 有机配体的选择
配体是骨架的重要组成部分，可以分为单齿配 体和多齿配体，它是具有构件作用的分子或离子， 控制着金属离子之间的距离和配合物的维数。
由于配体本身具有特定的结构和不同的配位方 式，在不同的合成条件下，即使相同的配体与金属 离子的配位模式也是不一样的。
33
选择合成MOFs 的有机配体应至少含有一个 多齿基团或含有多个单齿配位原子，如CO2H、 PO3H、SO3H 和吡啶基等。
单齿配体合成的骨架结构比较简单，但稳定 性较差。
多齿配体的配位情况比较复杂，得到的配合 物稳定性较好。
有机配体主要包括羧酸类、氨类、吡啶类、 醇类和腈类等。常见的中性配体为含氮杂环类化 合物。
34
2. 金属离子的选择
构筑MOFs 的另一要素是金属离子。金属离子在 构筑配位聚合物中充当连接配体的结点，不同金属离 子具有不同的配位数和配位构型，因而在构筑MOFs 中起着不同的连接作用。
近几年，除过渡金属离子外, 稀土金属离子尤其是 镧系金属离子开始被使用，它们的配位数较高, 为7、8 或9配位, 可以形成具有丰富多彩结构的MOFs。
35
尽管设计具有一定功能的多孔MOFs比较简单， 但在实际的合成中却很难控制其结构，主要问题是：
①当客体分子移走后,合成的骨架容易坍塌； ② 骨架网络的相互贯穿（interpenetration） 现象，即两个或两个以上的独立无限网络通过物理 作用互相交织在一起而形成一个分子整体。相互贯 穿会导致孔径大幅度减小甚至完全消失，为了避免 贯穿结构，人们对结点和联结体进行了精心的设计， 虽然采取了很多方法避免相互贯穿，但最终的结构 还是很难控制。
金属有机骨架材料MOFs简介
金属—有机骨架（MOFs）材料代表了一类杂合的有机—无机超分子材料，是通过有机桥联配体和无机的金属离子的结合构成的有序网络结构。
MOFs呈现出目前最高的比表面积，最低的晶体密度以及可调节的孔尺寸和功能结构，使MOFs可以实现一些特殊的应用，包括气体的存储和分离，催化以及药物缓释等。
通过在有机配体中引入功能基团或者利用MOFs作为主体环境引入活性组分，合成功能化的MOFs材料，可以大大拓宽其应用范围。
-华南理工-袁碧贞金属有机骨架（Metal-OrganicFrameworksMOFs）材料是利用含氧、氮等多齿有机配体与金属离子通过自组装形成的具有周期性网络结构的一种类沸石材料[1]。
—华南理工-袁碧贞MoF材料是由含氧!氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物,是一种比表面积大!孔隙率高!热稳定性好!构型多样化的类沸石材料[22一],其发展历程大致可以分为三代12.]"如图1一1所示"最早的MoF材料是由Kattagawa/J!组在20世纪90年代中期合成的,但其合成的材料在客体分子去除后,骨架坍塌,晶体结构遭到破坏,未形成永久性的孔隙率"这也是第一代MOF材料"随后科学家们开始研究新型的阳离子!阴离子以及中性的有机配体链接形成的配位聚合物"第二代材料在客体分子移走后能够留下空位形成永久性的孔隙率"MOF材料在受到压力!光!化学刺激或者除去溶剂分子时,材料骨架的形状会发生变化,这就是第三代MOF材料"含有梭基的阴离子配体和金属离子链接构成的MOF材料属于我们所说的第二代MOF材料,然而含有氮杂环的有机中性配体构建的MOF材料属于我们所说的第三代MOF。
——北化-安晓辉金属-有机骨架(metal-organicframeworks，MOFs)材料是由金属离子与有机配体通过自组装过程杂化生成的一类具有周期性多维网状结构的多孔晶体材料，具有纳米级的骨架型规整的孔道结构，大的比表面积和孔隙率以及小的固体密度，在吸附、分离、催化等方面均表现出了优异的性能，已成为新材料领域的研究热点与前沿。
mofs材料
mofs材料MOFs材料。
MOFs材料（金属有机骨架材料）是一类由金属离子与有机配体构建而成的多孔晶体材料，具有高度可调控性、大比表面积、多种结构拓扑等优点，因此在气体吸附、分离、储能、催化等领域具有广泛的应用前景。
MOFs材料的研究与应用已成为当今材料科学领域的热点之一。
首先，MOFs材料具有高度可调控性。
通过选择不同的金属离子和有机配体，可以构建出具有不同结构和性质的MOFs材料，从而满足不同领域的需求。
例如，选择具有不同孔径和孔体积的有机配体，可以实现对气体分子的选择性吸附和分离，为气体储存和分离提供了新的途径。
其次，MOFs材料具有大比表面积。
由于MOFs材料具有多孔结构，其比表面积通常可以达到几百到几千平方米每克，这为其在气体吸附、催化反应等领域的应用提供了良好的基础。
大比表面积不仅可以增加材料与气体分子的接触面积，提高气体吸附和分离性能，还可以提高催化反应的活性和选择性。
另外，MOFs材料具有多种结构拓扑。
MOFs材料的结构可以通过调整金属离子和有机配体的配比和配位方式来实现多种结构拓扑，如三维网状结构、一维链状结构、二维层状结构等。
这些多样的结构拓扑为MOFs材料的性能调控和功能设计提供了丰富的可能性，使其在不同领域具有广泛的应用前景。
总之，MOFs材料作为一类新型的多孔晶体材料，具有高度可调控性、大比表面积、多种结构拓扑等优点，为其在气体吸附、分离、储能、催化等领域的应用提供了广阔的空间。
随着MOFs材料研究的深入和应用的拓展，相信MOFs材料将在材料科学领域发挥越来越重要的作用，为解决能源、环境等重大问题提供新的思路和途径。
mofs 有序 3d 晶体结构多孔材料
mofs 有序 3d 晶体结构多孔材料
MOFs（金属有机骨架）是一种具有有序三维晶体结构的多孔材料，由金属离子（或金属有机团）和有机配体通过配位键相互连接而成。
MOFs材料具有许多优异性能，如高比表面积、多孔性、可调结构和化学功能化等，使其在许多领域具有广泛的应用前景，如催化、传质、储能和生物医学等。
以下是MOFs有序三维晶体结构多孔材料的一些应用：
1. 催化：MOFs材料具有独特的孔道结构和金属中心，可用作催化剂和催化剂载体。
它们可以用于氧还原反应、氧析出反应、二氧化碳还原等过程。
2. 传质：MOFs的多孔性质使其成为理想的选择，用于气体吸附、分离和传质过程。
例如，它们可以用于储存氢气、天然气和其他气体。
3. 储能：MOFs材料可作为超级电容器、电池和电解水的电极材料。
其高比表面积和
可调化学性质使其在能源领域具有广泛的应用前景。
4. 生物医学：MOFs材料可用于药物输送、诊断和治疗。
例如，它们可以作为载体将
药物输送到病变部位，提高药物的生物利用度和治疗效果。
5. 传感器：MOFs材料可作为传感器材料，用于检测气体、离子和其他化学物质。
其
高比表面积和可调化学性质使其具有良好的传感性能。
6. 光学：MOFs材料还可用于制作光学器件，如发光二极管、激光器和太阳能电池等。
总之，MOFs有序三维晶体结构多孔材料具有广泛的应用潜力，研究人员正致力于优化其
结构和性能，以实现实际应用。
随着科学技术的进步，MOFs材料在未来有望在更多领域
发挥作用。
MOFs材料简介
eg. 将反应物 CoCI2∙6H2O (0.50 mmol,0.120 g), H3L (0.50 mmol, 0.158g), Na2CO3 (1.00 mmol, 0.083g)加入到25 mL耐 高温高压的聚四氟乙稀容器中,另加15 mL蒸馏水,滴加两滴 DMF,然后密封在不绣钢反应釜中,120°C下晶化72 h,程序 降温到30'C,洗涤,过滤,得到规则的紫色晶体
李晋成, 刘欢. 食品安全质量检测学报[C].2015
eg.
Chang.N 等采用层层涂覆的方法制备了ZIF-8 纳米晶涂覆的固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)纤维, 发展了以ZIF-8 为涂层 的SPME 方法, 并应用到石油样品和人血清样品中 挥发性直链烷烃的高选择性测定中。
金属-有机骨架薄膜
MOFs 沉淀在Al2O3、SiO2 及碳基底上 MOFs 沉淀在自组装有机单层 ( SAM) 修饰的基 底上
MOFs 的分步层层液相外延生长
纳米级金属-有机骨架材料
以块状材料形式存在的金属-有机骨架的宏观固态
性质制约了它们在溶液中的行为，限制了它们的应用
领域，如生物学领域的药物储藏和缓释、生物成像及 气态信号分子的传输等。因此，通过缩减此类材料的 尺寸至次微米甚至纳米级不仅扩大了应用范围，而且 为金属-有机骨架开辟了一个新的领域，即纳米级配位
此外，金属-有机骨架材料在近几年兴起的其它发 展方向包括: 对映异构体选择性催化，后合成修饰， 纳米微孔内的聚合反应，及磁性材料等。作为一种 新型的多功能分子基材料，金属-有机骨架材料在 性质上的有机-无机杂化特性、结构上的有序性、 可裁剪性以及微孔性，在合成上，有机配体和无机 金属单元的无穷的组合，都将是MOFs的学术研究及 工业开发的动力源泉，不久的将来必将在材料领域 占有一席之地。
锰基mofs材料
锰基mofs材料
锰基MOFs（金属有机骨架化合物）材料是一种有机-无机杂化材料，由无
机金属中心（如锰离子）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。
这种材料具有结构清晰、比表面积和孔隙率高、孔径可调、易于化学功能化等优点，使其在现代材料研究方面呈现出巨大的发展潜力和令人瞩目的发展前景。
此外，通过预先设计或修改，可以引入特定的功能基团，进一步优化锰基MOFs材料的性能。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
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金属—有机骨架（MOFs）材料代表了一类杂合的有机—无机超分子材料，是通过
有机桥联配体和无机的金属离子的结合构成的有序网络结构。
MOFs 呈现出目前最高的
比表面积，最低的晶体密度以及可调节的孔尺寸和功能结构，使 MOFs 可以实现一些特
殊的应用，包括气体的存储和分离，催化以及药物缓释等。
通过在有机配体中引入功能
基团或者利用 MOFs 作为主体环境引入活性组分，合成功能化的 MOFs 材料，可以大大
拓宽其应用范围。
-华南理工-袁碧贞
金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks MOFs）材料是利用含氧、氮等多齿有机
配体与金属离子通过自组装形成的具有周期性网络结构的一种类沸石材料
[1]。
—华南理工-袁碧贞
MoF材料是由含氧!氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金
属离子自组装而成的配位聚合物,是一种比表面积大!孔隙率高!热稳定性好!
构型多样化的类沸石材料[22一],其发展历程大致可以分为三代12.]"如图1一1所示"
最早的MoF材料是由Kattagawa/J!组在20世纪90年代中期合成的,但其合成的材
料在客体分子去除后,骨架坍塌,晶体结构遭到破坏,未形成永久性的孔隙率"
这也是第一代MOF材料"随后科学家们开始研究新型的阳离子!阴离子以及中
性的有机配体链接形成的配位聚合物"第二代材料在客体分子移走后能够留下空
位形成永久性的孔隙率"MOF材料在受到压力!光!化学刺激或者除去溶剂分
子时,材料骨架的形状会发生变化,这就是第三代MOF材料"含有梭基的阴离
子配体和金属离子链接构成的MOF材料属于我们所说的第二代MOF材料,然而
含有氮杂环的有机中性配体构建的MOF材料属于我们所说的第三代MOF。
——北化-安晓辉金属-有机骨架 ( metal-organic frameworks，
MOFs) 材料是由金属离子与有机配体通过自组装过
程杂化生成的一类具有周期性多维网状结构的多孔
晶体材料，具有纳米级的骨架型规整的孔道结构，大
的比表面积和孔隙率以及小的固体密度，在吸附、分
离、催化等方面均表现出了优异的性能，已成为新材
料领域的研究热点与前沿。
MOFs 材料的出现可以
追溯到 1989 年以 Robson 和 Hoskins 为主要代表的
工作，他们通过 4，4'，4″，4-四氰基苯基甲烷和正
一价铜盐［Cu( CH
3
CN)
4
］·BF
4
在硝基甲烷中反应，
制备出了具有类似金刚石结构的三维网状配位聚合
物
［1］
，同时预测了该材料可能产生出比沸石分子筛
更大的孔道和空穴，从此开始了 MOFs 材料的研究
热潮。
但早期合成的 MOFs 材料的骨架和孔结构不
够稳定，容易变形。
直到 1995 年 Yaghi 等合成出了
具有稳定孔结构的 MOFs
［2］
，才使其具有了实用
价值。
由于 MOFs 材料具有大的比表面积和规整的孔
道结构，并且孔尺寸的可调控性强，骨架金属离子和
有机配体易实现功能化，因此在催化研究
［3—9］
、气体
吸附
［10］
、磁学性能
［11］
、生物医学
［12］
以及光电材
料
［13］
等领域得到了广泛应用。
这些特性貌似与现
有的沸石和介孔分子筛很相似，但实际上却有较大
的差别
［14］
: 如在孔尺寸方面，沸石的孔尺寸通常小
于 1 nm，介孔分子筛的孔尺寸通常大于 2 nm，而
MOFs 的孔尺寸可以从微米到纳米不等; 在比表面
积方面，沸石通常小于 600 m
2
/ g，介孔分子筛小于
2 000 m
2
/ g，而 MOFs 的比表面积可达
10 400 m
2
/ g
［15］。
不但如此，MOFs 可以通过对有机
配体的设计来实现更多的结构，如在 MOFs 中嵌入
立体手性的配体，来实现不对称催化反应
［16］
等。
因
此 MOFs 可以应用在一些沸石和介孔分子筛无法应
用的方面。
—北化-李庆远
金属一有机骨架材料(metal一"笔anieframework,MOF)通常是指由无机簇(ino嗯anie cluster)同有机配体(linker)相连接形成的具有周期网格结构的晶体材料=.]"不同于传统的无机一有机杂化材料,通过选择不同的金属簇和有机配体,科学家们可以对其进行结
构的设计和修饰"—吉大-徐进
MOFs 材料主要由金属中心和有机配体两个部分组成。
金属中心被视为无
机次级结构单元（SBU），而有机配体被视为有机 SBU，两个部分通过配位键
以及其他分子间作用力相互联接，从而构成具有周期性网络结构的晶体材料
[8,9]。
在文献中，MOFs 材料还常见其他的表述，如：有机–无机杂化晶体材料
（ Organic–Inorganic Hybrid Materials ）、多孔配位网络结构（ Porous Coordination Networks）、多孔配位聚合物（Porous Coordination Polymers）等
等。
--吉大-吴蕾
金属有机骨架材料,是指无机金属中心与有机官能团通过共价键或离子-共价键
相互链接,共同构筑的具有规则孔道或者孔穴结构的晶态多孔材料[6,71。