金属有机骨架材料的合成与应用文献综述
金属有机骨架材料的制备与应用
金属有机骨架材料的制备与应用金属有机骨架材料，简称MOFs，是一种由金属离子和有机配体构成的晶态材料，由于其具有高度的可控性、可定制性和多种功能性，成为了当前材料化学领域的研究热点。
本文将从MOFs的制备方法、结构特点、应用等方面进行介绍。
一、“晶种法”制备MOFsMOFs的制备与传统无机材料相比，主要的区别在于其合成方式。
传统的无机化合物一般利用溶液中离子之间的化学反应生成固态晶体，而MOFs则是由各种金属离子和有机配体共同组装而成。
目前，有很多种MOFs制备方法，其中最为常见的是晶种法。
所谓晶种法，就是在已有一些微晶或晶体的情况下，通过添加特定条件和剂量的金属离子和有机配体，来控制MOFs的形态和结构。
晶种法制备MOFs的过程虽然相对简单，但是其合理控制实验条件和剂量仍是非常重要的一步。
二、MOFs的结构特点MOFs的晶格结构通常都是由金属中心和有机配体之间的配位键构成的。
这种结构使之能够通过多种方法对其物理化学性质进行调控和修饰，例如改变金属中心、改变配体大小、增加额外的配体等。
MOFs的各项物理性质也与其结构密切相关。
如其表面积远超其他晶体材料，能够用于吸附气体、制备催化剂、增加介电常数等等。
在表面积方面，MOFs的目前最好可达到7000多平方米每克，这种超高的表面积世界上唯此一份，并被硅胶所替代。
三、MOFs的应用MOFs的应用非常广泛，以下列举一些较为常见的领域，供大家参考：1. 气体吸附和分离由于MOFs具有高度可控的孔隙和局部密度调控性质，可用于超越文献理论的气体吸附和分离，例如杂气的分离治理和二氧化碳的捕获分离等。
2. 催化剂MOFs可以通过软硬酸碱反应、配位置换等方法来改变其结构，从而用于制备催化剂，例如作为烯烃的活性中心和氧化反应的催化剂等。
3. 电子和光电器件MOFs的导电性和光学性能具有可调控特性，可用于热电、光电和传感等器件的制备。
例如，制备气敏材料、可见光响应电子元件等。
金属有机骨架材料的合成与应用文献综述
金属有机骨架材料的合成与应用文献综述金属有机骨架材料的合成与应用摘要：近年来，金属有机骨架材料受到科学家们的高度关注，使得它成为新功能材料研究领域的热点。
本文从金属有机骨架材料的合成、影响因素、存在问题等方面进行了阐述，并对这种新型多功能材料的应用方面作了展望。
关键字：1. 引言金属有机多孔骨架化合物（MetaI-Organic FrameWOrkS , MoFS是近十年来学术界广泛重视的一类新型多孔材料。
MOF是一种类似于沸石的新型纳米多孔材料, 但又有别于沸石分子筛。
它们的热稳定性不及无机骨架微孔材料，因此在传统的高温催化方面的应用受到限制，但在一些非传统领域，如非线性光学材料、磁性材料、超导材料和储氢材料等新材料方面的应用前景正在逐步被开发出来。
金属有机多孔骨架化合物，又称为金属有机配位聚合物，它是由含氧、氮等的多齿有机配体（大多是芳香多羧酸）与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物。
在构筑金属有机多孔骨架时，有机配体选择起着关键性的作用。
目前 , 已经有大量的金属有机骨架材料被合成 , 主要是以含羧基有机阴离子配体为主 , 或与含氮杂环有机中性配体共同使用。
这些金属有机骨架中多数都具有高的孔隙率和好的化学稳定性。
通过设计或选择一定的配体与金属离子组装得到了大量新颖结构的金属有机多孔骨架化合物。
也可以通过修饰有机配体，对这些聚合物的孔道的尺寸进行调控。
这种多孔材料的孔道大小、尺寸是多孔材料结构的最重要特征。
孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。
在高新技术应用领域，多孔材料也展现出良好的发展前景，如人们利用瓶中造船路线，在微孔分子筛孔道中制备染料复合体，为进一步研究固体微激光器提供基础；通过纳米化学反应路线技术，在微孔分子筛笼中制备 Cd4S4 纳米团簇或通过“ 嫁接” 或“ 锚装” 等方法组装具有特定功能与性质的复杂分子、配合物、簇合物、金属有机化合物、超分子、纳米态、齐聚体与高聚物等。
金属有机骨架材料的合成及应用研究
金属有机骨架材料的合成及应用研究金属有机骨架材料（MOFs）作为一种新型多孔材料，在吸附、储能、催化等领域展现出巨大的应用潜力。
本文将对金属有机骨架材料的合成方法以及其在各个应用领域的研究进展进行探讨。
金属有机骨架材料是一种由金属离子和有机配体通过配位作用形成的结晶材料。
它们具有高度可调性，在结构设计上具有十分灵活的特点，可以通过改变金属离子的类型和有机配体的结构来调控材料的性质。
因此，MOFs在各种领域的应用研究中受到了广泛关注。
首先，我们将讨论金属有机骨架材料的合成方法。
目前，合成MOFs的常用方法主要包括溶剂热法、水热法、气相法等。
其中，溶剂热法是最常用的合成方法之一，它通过在高温下控制金属离子和有机配体的反应，在溶剂的作用下形成MOFs晶体。
水热法则是利用高温高压水环境下金属离子和有机配体的反应生成MOFs晶体。
气相法则是通过气相沉积或气相浸渍的方式，在气相环境中合成MOFs材料。
这些合成方法在各自特点和适用范围上存在差异，研究人员可以根据具体需求选择适当的方法。
接下来，我们将介绍金属有机骨架材料在各个领域的应用研究进展。
首先是吸附领域，MOFs由于其大比表面积和高孔隙度，在气体吸附和分离、催化剂载体等方面展现出了优异性能。
例如，MOFs可以作为吸附剂用于CO2捕获和储存，具有重要的环境应用价值。
此外，MOFs也可以用于吸附和分离稀有气体、有机物和水蒸气等。
其次是储能领域，MOFs在氢储存和锂离子电池领域具有广阔的应用前景。
MOFs的多孔结构可以提供大量的储氢位点，有效提高氢气吸附和解吸速度，从而提高储氢性能。
对于锂离子电池而言，MOFs可以用作电极材料或者负载材料，提高电池的储能效率和循环稳定性。
此外，MOFs还在催化领域发挥着重要的作用。
MOFs具有可调控的孔径和通道，可以提供理想的反应环境和高效的质子传递路径，从而提高催化活性和选择性。
MOFs可以用作催化剂或者催化剂载体，应用于环境污染修复、有机合成、能源转化等领域。
金属有机骨架材料的制备与应用研究
金属有机骨架材料的制备与应用研究金属有机骨架材料（MOF）是一种新型的纳米多孔晶体材料，具有极高的比表面积、空间位置可控性和多种功能性。
近年来，随着MOF材料的制备技术和性能的不断发展，其在催化、气体吸附、分离、化学传感和生物医学等领域得到了广泛应用。
一、MOF材料的制备方法MOF材料的制备方法主要包括溶液相法、气相法和固相法等。
其中，溶液相法是目前应用较为广泛的一种方法。
1. 溶液相法溶液相法主要分为水热法、溶剂热法、溶剂挥发法和孔内组装法等。
其中，水热法是最为常用的一种方法，通过金属离子和有机配体在高温高压的条件下发生水解和配位作用，形成具有规则结构的晶体材料。
2. 气相法气相法则是在低压、高温条件下，将金属有机配合物在气相中分解成金属氧化物和有机配体，然后在高温条件下经过氧化还原反应生成MOF材料。
3. 固相法固相法通常是利用金属盐和有机配体的反应生成金属有机骨架材料。
此方法适用性较广，且易于控制配位结构和化学组成，但需要较高的温度和较长的反应时间。
二、MOF材料的应用研究1. 催化作用MOF材料具有图像、位向可控性和多孔特性等特点，有效地提高了催化反应的效率和选择性。
例如，近年来，MOF材料的应用在甲醇重整反应中，通过有效抑制CO的产生，提高了甲醇转化率和选择性。
2. 气体吸附和分离MOF材料的孔隙结构和孔径大小可以被设计和调节，使其具有特定的分子识别性能，在气体分离方面具有广泛的应用前景。
例如，MOF材料可用于酒精、芳烃等有机分子的气体吸附和分离，具有较高的选择性和吸附容量。
3. 化学传感MOF材料的大比表面积和高孔隙度使其可以用于化学传感器，并具有高灵敏度、快速响应和特异性等优点。
例如，可以利用金属离子与配体之间的关系，设计MOF材料用于检测有毒金属离子、有机物和生物分子等物质。
4. 生物医学MOF材料还可以被用于生物医学领域，如药物递送、成像等方面。
例如，可以利用MOF材料对药物进行控释，提高药物的生物利用度和治疗效果。
金属有机骨架材料的合成及应用
金属有机骨架材料的合成及应用一、本文概述金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一类由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键连接形成的多孔晶体材料。
自上世纪90年代首次报道以来，MOFs材料因其独特的结构和性质，在化学、材料科学、能源、环境等领域引起了广泛关注。
本文旨在全面综述MOFs材料的合成方法、结构特点以及在各领域的应用，以期为未来MOFs材料的研究与发展提供参考。
本文将详细介绍MOFs材料的合成方法，包括溶剂热法、微波辅助法、电化学法等，并探讨各种方法的优缺点及适用范围。
文章将重点分析MOFs材料的结构特点，如孔径大小、比表面积、孔道形状等，以及这些结构特点对材料性能的影响。
本文将综述MOFs材料在气体存储与分离、催化、传感、药物传递等领域的应用，并展望其未来的发展前景。
通过本文的阐述，读者可以对MOFs材料的合成方法、结构特点及应用有一个全面而深入的了解，为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。
二、金属有机骨架材料的合成方法金属有机骨架材料（MOFs）的合成是一个涉及多种化学原理和技术手段的复杂过程。
其合成方法大致可以分为溶液法、气相法、固相法以及微波或机械化学法等。
溶液法是最常用的一种合成方法，主要包括溶剂挥发法、扩散法、水热/溶剂热法等。
溶剂挥发法是通过将金属盐和有机配体溶解在适当的溶剂中，然后缓慢挥发溶剂，使金属离子和有机配体在溶液中自组装形成MOFs。
扩散法则是将含有金属离子和有机配体的两种溶液分别置于同一容器的两侧，通过扩散作用使两种溶液在界面处相遇并发生反应，从而生成MOFs。
水热/溶剂热法则是在高温高压的条件下，利用溶剂的溶解性和反应活性，加速金属离子和有机配体的反应，从而合成出高质量的MOFs。
气相法主要用于合成那些在高温下不稳定的MOFs。
在这种方法中，金属盐和有机配体通常以气体的形式引入反应系统，然后在适当的温度和压力下进行反应，生成MOFs。
金属有机骨架材料的合成及其在光、电化学传感中的应用研究
金属有机骨架材料的合成及其在光、电化学传感中的应用研究一、本文概述随着科技的飞速发展和人类对物质世界认识的深入，新型功能材料的研究与应用逐渐成为科学研究的热点。
其中，金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）因其独特的结构和性质，在光、电化学传感领域展现出巨大的应用潜力。
本文旨在探讨金属有机骨架材料的合成方法，并深入研究其在光、电化学传感中的应用。
金属有机骨架材料是由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有高度多孔性和结构可调性的晶体材料。
由于其孔径可调、比表面积大、功能基团易于修饰等特点，MOFs在气体存储、分离、催化、药物输送等领域已经取得了显著的成果。
近年来，随着科研人员对MOFs性质的深入研究，其在光、电化学传感领域的应用也逐渐受到关注。
在光学传感方面，MOFs的发光性质使其成为潜在的荧光探针。
通过调控MOFs的组成和结构，可以实现对其发光性质的精确控制，从而实现对特定分子的高灵敏度和高选择性检测。
在电化学传感方面，MOFs的高比表面积和良好的电子传输性能使其成为理想的电极材料。
通过将MOFs与电极材料相结合，可以构建出具有高灵敏度和高稳定性的电化学传感器，实现对目标分子的快速、准确检测。
本文将从金属有机骨架材料的合成方法入手，详细介绍其合成原理、影响因素以及优化策略。
在此基础上，重点探讨MOFs在光、电化学传感中的应用原理、性能表现以及潜在的应用价值。
希望通过本文的研究，能够为金属有机骨架材料在光、电化学传感领域的应用提供理论支持和实践指导。
二、金属有机骨架材料的合成方法金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体通过配位键自组装形成的高度有序的多孔晶体材料。
由于其独特的结构和性质，MOFs在光、电化学传感等领域具有广泛的应用前景。
MOFs的合成方法多种多样，主要包括溶液法、水热法、溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等。
金属有机骨架材料的合成及应用探究
金属有机骨架材料的合成及应用探究金属有机骨架材料（MOFs）是一种由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成的晶体结构材料。
这种材料具有高度可控的孔隙结构、表面积大以及多功能的特性，广泛应用于吸附、分离、催化、气体存储和释放等领域。
本文将探讨MOFs的合成方法、结构特点及其在不同领域的应用。
首先，MOFs的合成方法有多种途径。
其中最常见的方法是溶剂热合成。
这种方法将金属离子或金属簇与有机配体在有机溶剂中反应，形成晶体结构并逐渐生长。
另外，还有溶剂挥发法、固相合成、水热法等多种合成方法。
这些方法能够精确控制MOFs的组成，结构和形貌，从而实现材料性能的调控。
MOFs的结构特点是其孔隙结构和表面积的调控。
MOFs的结构由金属离子或金属簇与有机配体之间的配位键连接而成，因此可以通过改变金属离子、有机配体的选择和调节合成条件来控制孔隙结构和表面积。
这种可调控的特性使得MOFs具有高度可控的吸附和储存气体分子的能力。
例如，调控MOFs的孔隙结构可以实现对特定分子的选择性吸附，从而实现分离和纯化的目的。
MOFs在吸附和催化领域具有广泛的应用。
由于其巨大的比表面积和可调控的孔隙结构，MOFs可以被用作吸附材料。
例如，MOFs可以用于吸附和储存气体，如二氧化碳的捕获和储存。
此外，MOFs还可以用于吸附和分离有机物分子，如有机染料和气味分子。
在催化领域，MOFs可以作为催化剂载体，提供大量的催化活性位点，加速催化反应的进行。
同时，MOFs可以通过调节结构和组分来调控催化反应的选择性和活性，实现对废水处理和有机合成的控制催化。
此外，MOFs还在气体存储和释放方面具有潜在应用。
MOFs因其大的表面积和孔隙结构能够吸附并存储大量气体分子，如氢气、氧气等。
这些被吸附的气体分子可以在需要的时候释放出来，例如用于燃料电池或气体传感器。
MOFs还被应用于药物传递和释放的领域，通过调控MOFs孔隙结构和组分可以实现药物的控释和靶向释放。
金属有机框架材料的合成与应用研究
金属有机框架材料的合成与应用研究金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）作为一种新型多孔材料，在材料科学领域引起了广泛的研究兴趣。
它由金属离子或金属簇作为节点，有机配体作为连接桥构建而成，具有高度的可调节性和多样性。
本文将着重介绍金属有机框架材料的合成方法以及其在催化、气体吸附分离和能源存储等领域的应用研究进展。
一、金属有机框架材料的合成方法金属有机框架材料的合成方法主要包括溶剂热法、水热法、气体扩散法和固相合成法等。
其中，溶剂热法是目前最常用的一种方法。
该方法以金属盐和有机配体为原料，在有机溶剂中进行反应，通过调节反应温度、反应时间和配体的种类及比例等参数，可以合成出各种具有特定结构和功能的金属有机框架材料。
此外，水热法通过在高温高压下进行反应，可以得到具有更高结晶度和更好稳定性的材料。
气体扩散法则是通过将金属盐和有机配体蒸发到气相，然后在气相中进行反应，最后沉积在基材上。
固相合成法相对较少使用，但可以通过控制反应条件来实现特定结构金属有机框架材料的合成。
二、金属有机框架材料在催化领域的应用由于金属有机框架材料具有高度可调节的结构和较大的比表面积，使其在催化领域具有广泛的应用前景。
一方面，金属有机框架材料可以作为催化剂的载体，通过调节框架结构和金属节点的选择，实现对催化反应的调控。
另一方面，金属有机框架材料本身也具备催化活性，可以直接参与催化反应。
特别是一些含有可调节的开放金属位的金属有机框架材料，在氧化还原催化反应中表现出良好的催化性能。
三、金属有机框架材料在气体吸附分离领域的应用金属有机框架材料由于其高度可调节的孔结构和表面功能化修饰的特点，使其在气体吸附分离领域具有巨大的应用潜力。
通过选择合适的金属节点和有机配体，可以调控金属有机框架材料的吸附选择性和吸附容量，实现对特定气体的高效吸附和分离。
金属有机框架材料在二氧化碳捕捉、甲烷储存和分离等方面的应用研究已经取得了重要的进展。
金属有机骨架材料的合成及应用研究
金属有机骨架材料的合成及应用研究金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一类由金属离子或金属簇与有机配体相互连接形成的晶态多孔化合物。
由于其独特的结构和性质，MOFs在吸附、储能、催化、药物传输等领域展现出巨大的应用潜力。
本文将详细探讨MOFs的合成方法及其在各个领域中的应用研究。
一、MOFs的合成方法1. 溶剂热法（Solvothermal method）溶剂热法是一种常用的MOFs合成方法。
一般而言，金属离子和有机配体在有机溶剂中反应生成MOFs。
通过调节反应物的比例、反应时间和温度，可以合成具有不同结构和孔径大小的MOFs。
2. 水热法（Hydrothermal method）水热法是一种在高温高压下进行MOFs合成的方法。
通过调节反应物浓度、温度和反应时间，可以合成出高质量的MOFs材料。
3. 气相沉积法（Vapor deposition method）气相沉积法是一种将金属有机骨架材料直接沉积在基底上的方法。
通过调节沉积参数，可以控制MOFs的薄膜厚度和形貌。
二、MOFs的应用研究1. 气体吸附与储能MOFs具有巨大的比表面积和多孔结构，可以用于吸附和储存气体。
例如，MOFs可以用作天然气、氢气和二氧化碳的储存材料，对于清洁能源的开发具有重要意义。
2. 催化剂MOFs因其可调控的孔径和表面性质，在催化领域中展现出巨大的应用潜力。
通过控制MOFs的结构和配体的选择，可以制备高效、高选择性的催化剂，用于有机合成和化学转化等反应。
3. 药物传输与释放MOFs因其多孔结构和可调控的孔径尺寸，可以用于药物传输和释放。
将药物吸附于MOFs的孔道中，利用其晶体结构的稳定性和可控性，可以实现药物的控释和靶向传递，提高药物的疗效和降低副作用。
4. 环境污染治理MOFs对于重金属离子和有害气体的吸附和去除具有良好的效果。
利用MOFs的高吸附性能和可调控的孔径结构，可以有效地吸附和降解水和空气中的有害物质，对环境污染治理具有重要意义。
金属有机骨架的合成及应用
。
。
A ;沿 a，b 轴方向的尺寸约为 6×2A 。但中性配体合
成的骨架稳定性较差，在客体分子排空后，结构容
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
易产生坍塌，从而失去原有的孔隙。
2.2 含羧基有机配体 MOFs
芳香羧酸作为有机配体的主要优点是形成的
聚合物孔径大，热稳定性高和易形成 SBU 结构，能
够有效地防止网络的互相贯通。
最近几年，羧酸作配体的骨架得到大量合成。
1 简述 MOFs
MOFs 主要是通过金属离子和有机配体自组装 的方式，由金属或金属簇作为顶点，通过刚性的或
收稿日期：2008- 11- 24 作者简介：尹作娟（1982-），女，山东淄博人，在读硕士研究生，研究方向：金属有机骨架材料的合成及应用，。 * 通讯联系人：宋丽娟，地址：辽宁省抚顺市辽宁石油化工大学辽宁省石油化工重点实验室。
2009 年第 31 卷第 3 期
化学与黏合 CHEMISTRY AND ADHESION
·63·
期性排列的，其中 IRMOF- 6 在 36atm、室温下，甲烷 的吸附量可以达到 240cm3（STP）·g-1，是迄今为止 对甲烷吸附量最高的材料。Yaghi 等[30]也对 MOF- 5、 IRMOF- 6、IRMOF- 8 进行了氢气吸附量的研究，这 三种骨架具有相似性，但对氢气的吸附量存在很大 的差别。MOF- 5 对氢气的吸附量为 4.5mg·g-1，IRMOF- 6 和 IRMOF- 8 对氢气的吸附量为前者的 2 倍 和 4 倍，说明了 MOFs 对于氢气的存储有较大的潜 力。所以，MOFs 在天然气和氢气储存，提高气体能 源汽车储气安全性方面很有应用前景。 3.2 催化剂
两种羧酸作为混合配体共同参与配位是新颖 结构合成的又一个新思路。目前，在混合羧酸 MOFs 的合成方面已经有初步的发展。以两种羧酸作为混 合有机配体的最早的报道是 Chen 等[ 27 ]，他们在醋 酸锌、H2BDC 和 H3BTC 的 N,N’- 二甲基甲酰胺、乙 醇、氯苯的混合溶液中，160℃的条件下，合成了含 有两种羧酸配体的骨架 Zn3·BDC·2BTC。
金属有机骨架材料的合成与应用研究
金属有机骨架材料的合成与应用研究金属有机骨架材料（MOFs）是一类由金属离子或金属簇与有机配体构成的晶体材料。
由于其独特的结构和性能，MOFs在催化、气体吸附与分离、传感器等领域展示出了巨大的应用潜力。
本文将介绍金属有机骨架材料的合成方法以及其在不同领域的应用研究。
一、合成方法MOFs的合成方法主要包括溶剂热法、水热法、气相沉积法等。
其中，溶剂热法是较为常用的一种方法。
该方法通常是将金属盐和有机配体在有机溶剂中反应，通过控制反应时间、温度和pH值等因素，可以合成出具有不同结构和性能的MOFs材料。
水热法则是在高温高压水蒸气环境下进行反应，利用水的溶解性和热能来促进反应的进行。
气相沉积法则是通过气相反应或化学气相沉积的方法，在气态条件下合成MOFs材料。
二、催化应用MOFs作为催化剂在有机合成中展示出了出色的性能。
由于其高度可调节的孔隙结构和表面活性位点，MOFs能够优化反应中的物质传递和反应条件，提高反应的选择性和产率。
例如，MOFs可以作为催化剂用于有机化学中的氧化、还原、缩合等反应。
此外，MOFs还可以作为载体催化剂，将金属纳米颗粒负载在其孔隙中，进一步提高催化剂的性能。
三、气体吸附与分离MOFs的高度可调节的孔隙结构使其能够吸附不同大小和性质的气体分子。
该特性使得MOFs材料在气体储存和分离领域具有潜在应用价值。
例如，MOFs可以用于制备高效的氢气储存材料，以应对氢能源的储存和利用问题。
此外，MOFs还可以用于二氧化碳的捕获与储存、天然气的分离等领域。
四、传感器应用由于MOFs材料的高度可调节性和特殊的吸附性能，其在传感器领域也显示出潜在的应用前景。
MOFs可以作为传感器材料，用于检测环境中的有害气体和化学物质。
通过改变MOFs的组成和结构，可以实现对特定气体或化合物的选择性吸附和检测。
这种基于MOFs的传感器具有高灵敏度、高选择性和高稳定性等特点。
五、结语金属有机骨架材料作为一种新型的晶体材料，在催化、气体吸附与分离、传感器等多个领域展现了广阔的应用前景。
金属有机骨架材料的合成与应用研究报告
金属有机骨架材料的合成与应用研究报告研究报告摘要本研究报告旨在探讨金属有机骨架材料（MOFs）的合成与应用。
MOFs是一类由金属离子或金属簇与有机配体相互作用形成的晶体结构材料，具有高度可调性和多功能性。
我们将重点介绍MOFs的合成方法、结构调控以及在气体吸附、催化、分离等领域的应用。
引言金属有机骨架材料是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键形成的晶体结构材料。
MOFs的结构由金属节点和有机配体的选择决定，因此可以通过调控配体的种类和结构来实现对MOFs性质的调控。
MOFs具有高度可调性和多功能性，因此在气体吸附、催化、分离等领域展示出了广泛的应用前景。
合成方法MOFs的合成方法多种多样，常见的方法包括溶剂热法、水热法、气相法等。
溶剂热法是一种常用的合成方法，通过将金属离子和有机配体在有机溶剂中反应，形成晶体结构。
水热法则是将金属离子和有机配体在高温高压的水环境中反应，形成晶体结构。
气相法则是通过蒸发法或气相沉积法将金属离子和有机配体在气相条件下反应，形成晶体结构。
不同的合成方法可以得到具有不同形貌和性质的MOFs材料。
结构调控MOFs的结构调控是实现其性质调控的关键。
结构调控可以通过改变金属离子和有机配体的选择、改变反应条件、引入辅助剂等方式实现。
例如，通过选择具有不同配位能力的有机配体，可以改变MOFs的孔径大小和形状，从而调控其吸附性能。
通过改变金属离子的选择，可以调控MOFs的催化活性和选择性。
通过引入辅助剂，可以增强MOFs的稳定性和吸附性能。
结构调控为MOFs的应用提供了广阔的空间。
应用领域MOFs在气体吸附、催化、分离等领域展示出了广泛的应用前景。
在气体吸附方面，MOFs具有高度可调性和多孔性结构，可以用于气体的储存和分离。
在催化方面，MOFs的高度可调性和金属节点的催化活性使其成为优秀的催化剂。
在分离方面，MOFs的孔道结构和选择性吸附性能使其具有良好的分离效果。
此外，MOFs还在药物传递、光电器件等领域展示出了潜在的应用价值。
金属有机框架材料的合成与性质研究报告
金属有机框架材料的合成与性质研究报告一、引言金属有机框架材料（MetalOrganic Frameworks，简称 MOFs）是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性网络结构的晶态多孔材料。
由于其具有高比表面积、可调的孔径大小和形状、多样化的结构和功能等特点，在气体储存与分离、催化、药物传递、传感等领域展现出了巨大的应用潜力，因此近年来成为了材料科学领域的研究热点之一。
二、金属有机框架材料的合成方法（一）溶剂热法溶剂热法是合成 MOFs 最常用的方法之一。
将金属盐、有机配体和溶剂放入密封的反应容器中，在一定温度下反应一段时间，使金属离子和有机配体通过配位键自组装形成 MOFs 晶体。
该方法的优点是反应条件温和、产物结晶度高，但反应时间较长，且需要严格控制反应条件。
（二）水热法水热法与溶剂热法类似，只是以水作为反应溶剂。
水热法具有操作简单、成本低等优点，但由于水的极性较大，可能会影响产物的结构和性能。
（三）微波辅助合成法微波辅助合成法是利用微波辐射来加速反应进程。
微波能够快速均匀地加热反应体系，大大缩短反应时间，提高反应效率。
但该方法需要特殊的微波反应设备，且对反应条件的控制要求较高。
（四）电化学合成法电化学合成法是通过在电极表面施加电场，使金属离子和有机配体在电极表面发生氧化还原反应，从而形成 MOFs 薄膜或纳米结构。
这种方法可以实现对产物形貌和结构的精确控制，但适用范围相对较窄。
三、金属有机框架材料的性质（一）孔隙率和比表面积MOFs 具有极高的孔隙率和比表面积，这使得它们能够吸附大量的气体分子和小分子物质。
孔隙率和比表面积的大小取决于 MOFs 的结构和组成，可以通过改变金属离子、有机配体以及合成条件来进行调控。
（二）孔径大小和形状MOFs 的孔径大小和形状可以在纳米尺度上进行精确调控，这使得它们能够选择性地吸附和分离不同大小和形状的分子。
例如，具有合适孔径的 MOFs 可以用于分离甲烷和二氧化碳、氢气和氮气等气体混合物。
无机化学中的金属有机骨架材料的合成与应用
无机化学中的金属有机骨架材料的合成与应用近年来，金属有机骨架材料（MOFs）作为一种新兴的无机化学材料，在能源存储、气体分离、催化等领域展现出了巨大的潜力。
MOFs是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成的晶体结构，其独特的结构和性能使其成为一种理想的功能材料。
首先，MOFs的合成方法多种多样，可以通过溶剂热法、溶胶热法、水热法等多种合成方法来制备。
其中，溶剂热法是一种常用的合成方法，通过将金属离子与有机配体在有机溶剂中混合反应，形成晶体结构。
溶剂热法合成的MOFs具有高度可控性和可调性，可以通过改变反应条件、配体种类和金属离子种类来调控材料的结构和性能。
其次，MOFs在能源存储方面具有广阔的应用前景。
由于其多孔性结构和大比表面积，MOFs可以用来储存气体、液体和气体分离。
例如，一些MOFs可以吸附并储存氢气，从而在氢能源领域具有重要的应用价值。
此外，MOFs还可以用来储存和释放其他气体，如二氧化碳、甲烷等，对于环境保护和气体分离技术的发展具有重要意义。
另外，MOFs在催化领域也有着广泛的应用。
由于其金属离子和有机配体的特殊结构，MOFs可以作为催化剂用于催化反应。
例如，一些MOFs具有良好的催化活性和选择性，可以用于有机合成反应、氧化反应等。
此外，MOFs还可以通过控制其结构和孔径大小来调控催化反应的活性和选择性，从而实现对特定反应的高效催化。
此外，MOFs在药物传递和储存方面也具有潜在的应用价值。
由于其多孔性结构和可控性，MOFs可以用来储存和传递药物分子。
例如，一些MOFs可以将药物分子吸附在其孔道中，并在特定条件下释放药物，实现对药物的控制释放。
这种特性使得MOFs在药物传递系统和药物储存方面具有广泛的应用前景。
总之，金属有机骨架材料作为一种新兴的无机化学材料，在能源存储、气体分离、催化和药物传递等领域具有广阔的应用前景。
通过合理设计和合成，可以实现对MOFs结构和性能的调控，从而实现对特定应用的定制化。
金属有机骨架材料(MOFs)的合成及应用研究
金属有机骨架材料(MOFs)的合成及应用研究李莹1,2，张红星1,2，闫柯乐1,2，孙晓英1,2，杨静怡1,2，邹兵1,2【摘要】摘要：金属有机骨架材料(MOFs)是由有机配体与金属离子自组装形成的一种新型的具有周期性的多孔骨架材料。
首先讨论了MOFs材料的不同合成方法(缓慢扩散法、水热法、一锅法、电化学、机械化学法、微波辅助加热法和超声法等)；其次总结了多功能MOFs材料的应用(氢气和甲烷的储存、CO2捕获、有毒化合物的选择性吸附、多相催化和金属缓蚀等)；最后展望了MOFs材料的工业应用前景。
【期刊名称】广州化工【年(卷),期】2016(044)015【总页数】4【关键词】金属有机骨架材料；合成方法；多功能；应用前景金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的多孔骨架材料，它是由有机配体与金属离子通过自组装过程形成的具有周期性的三维网络骨架的晶体材料[1]。
MOFs 材料作为一种新型功能性分子材料，与传统活性炭、沸石材料相比，具有以下优势[2-3]：比表面积巨大、孔尺寸和骨架结构的多样、孔表面可修饰、具有不饱和的金属配位点等。
MOFs材料的合成方法从过去传统的溶液合成法、水热溶剂法、一锅法到近年发展起来的微波辅助合成法、超声法、以及电化学合成等。
目前，MOFs材料正迅速发展并成为材料、化学、环境领域的研究热点，其在氢气储备、催化反应、气体吸附与分离等应用领域有广阔的研究和应用前景。
1 MOFs材料的合成方法1.1 传统合成方法缓慢扩散法是将金属盐、有机配体和溶剂按一定比例混合，置于一个小玻璃瓶中，将此玻璃瓶放入一个加有去质子化溶剂的大玻璃瓶中，将其密封使溶剂缓慢扩散[4]。
该方法培养出的MOFs通常是较大的单晶(适用于X-射线单晶衍射)，适用于常温(压力和温度)或更低的温度条件。
但是，缓慢扩散速度较慢，一般会花费几天，一周甚至上月的时间，并且只适用于少量目标材料的培养。
溶剂热法是将金属盐、配体和溶剂依照一定比例密封进反应容器中反应。
金属有机骨架材料的合成与应用研究
金属有机骨架材料的合成与应用研究随着科学技术的不断进步，金属有机骨架材料（MOFs）作为新型的多功能材料受到了广泛的研究和应用。
本文将从合成方法和应用研究两个方面进行探讨，以期对MOFs的发展和应用潜力进行全面的了解。
一、合成方法MOFs是由一定比例的有机配体和金属离子通过配位键形成的晶状结构材料。
合成MOFs的方法多种多样，下面将介绍几种常见的方法。
1. 溶剂热法：将金属离子和有机配体溶于适当的溶剂中，在高温条件下进行反应，通过调节反应时间和温度可以控制MOFs的晶体形态和孔径大小。
2. 水热合成法：将金属离子和有机配体溶于水溶液中，在较低温度和高压条件下反应，形成MOFs。
此方法操作简单，适用于批量合成。
3. 气相沉积法：将有机配体和金属离子蒸发在基底上，在合适的温度和压力下进行反应，获得MOFs薄膜。
此方法适用于大面积薄膜的制备。
4. 离子液体法：将金属离子和有机配体溶解在离子液体中，通过合适的缓慢蒸发或者反溶剂的加入，形成MOFs。
此方法适用于对溶剂敏感的材料。
二、应用研究MOFs具有高度可调控的孔隙结构、表面积和孔径分布，使其在催化、气体储存、气体分离和药物传递等领域具有广泛的应用。
1. 催化应用：由于MOFs具有高比表面积和多样的孔隙结构，能够提供大量的有效反应位点，因此被广泛应用于催化领域。
MOFs可以作为催化剂载体，通过合适的功能化修饰，增强其催化性能。
2. 气体储存和分离：MOFs的孔隙结构能够吸附和储存各种气体，如氢气和二氧化碳等。
通过调节MOFs的孔径大小和孔隙结构，可以实现对特定气体的选择性吸附和分离。
3. 药物传递：MOFs能够作为药物的载体，通过调节孔隙结构和表面功能基团，实现对药物的控释和靶向传递。
这在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景。
4. 光学和电子器件：MOFs的结构可以调控其光学和电子性质，例如发光和导电等特性。
研究者发现，MOFs可以用于制备传感器、光电器件和储能材料，为光电领域的发展提供新的机会。
金属有机骨架材料的合成与应用
金属有机骨架材料的合成与应用金属有机骨架材料（MOFs）是一种新型的多孔材料，具有广泛的应用前景。
其结构由金属离子或簇以及有机配体构成，形成网状结构。
这种材料独特的结构和性能使其具有许多潜在的应用领域，包括储能、催化、气体吸附和分离、传感以及药物递送等。
MOFs的合成过程相对简单，可以根据不同的要求设计出特定的结构和性能。
通过合理选择金属离子和配位基团，可以调控MOFs的孔径、表面积和化学稳定性。
例如，在空气中，一些MOFs具有较高的稳定性，可以长时间使用而不发生分解。
这种灵活性和可控性使得MOFs在很多领域具有潜在的应用。
一种常见的应用是作为催化剂。
MOFs可以提供大量的活性位点，从而提高催化反应的效果。
例如，某些MOFs可以作为氢气催化剂，提高氢气产生的效率。
另外，MOFs还可以通过改变配体的结构和金属的选择来调整催化活性和选择性。
与传统的固体催化剂相比，MOFs具有更高的比表面积和催化活性，因此在催化领域具有巨大的潜力。
另一个重要的应用是在气体吸附和分离方面。
MOFs具有高比表面积和可调控的孔径大小，可以吸附和分离不同的气体分子。
这对于高效的气体纯化和分离至关重要。
此外，MOFs还可以通过调整金属离子和配体的选择和调配来增强对特定气体的选择性吸附。
这为解决气体吸附和分离领域的难题提供了新的可能性。
MOFs还具有广泛的应用于能源领域。
因为其多孔结构，MOFs被广泛用作电池的电极材料。
由于其高比表面积和顺极化处理的特性，MOFs在储能方面具有出色的性能。
此外，MOFs还可以作为高效的储氢材料，在氢能源领域具有巨大的潜力。
此外，MOFs还可以应用于传感和药物递送领域。
MOFs具有可调控的孔径和表面功能基团，可以通过改变配位基团来实现对特定化学物质的选择性吸附和释放。
这使得MOFs在药物递送和分子传感方面具有广泛的应用前景。
例如，MOFs可以作为药物的载体，在体内控制释放，提高药物的疗效和减少副作用。
金属学有机骨架材料的应用与研究论文
金属学有机骨架材料的应用与研究论文1.铁基金属有机骨架的研究进展铁基金属有机骨架(Fe-MOFs)则是由铁离子为金属中心与含碳、氮和氧等元素的有机配体在空间上配位而成的，Fe-MOFs由于其结构类型多样、毒性低、稳定性好、结构可调等优势，已被广泛应用于社会实践生产中。
Fe-MOFs被认为是优良的光催化材料有以下原因：（1）具有高孔隙率，能容纳更多反应物，促进物质的运输，缩短了载流子运输距离，从而降低了光生电子空穴重组的概率；（2）(2)结构可调性，金属中心和有机配体都可以作为光吸收中心进行合理调节，同时金属中心和有机体之间的相互作用也提高了有机转化的催化活性；（3）Fe-MOFs是一种结晶型材料，其高度结晶度消除了电子空穴快速重组的结构缺陷；（4）高比表面积和多孔结构，促使载流子分离，提高还原产物产率；（5）Fe-MOFs具有优异的吸附能力，促进光催化反应的进行。
合成方法的选择对于铁基金属有机骨架的形成至关重要，反应的温度、时间和溶剂等对材料的形貌、粒径和结构有着显著的影响。
目前用来合成铁基金属有机骨架有以下几种方法：水热或溶剂热法是在水或有机溶剂的存在下，将原料经过高温高压反应一段时间后，生成晶体。
(2)微波辅助法是通过微波与物质相互作用，最终生成目标产物的过程。
(3)扩散法是在常温常压下进行，通过两种物质的界面反应生成所需产物。
(4)机械合成是一种不依赖溶剂的合成方法，如球磨法只需固体与固体均匀接触即可生成目标产物。
1.2铁基金属有机骨架在光催化领域的研究进展光催化反应机理主要包括以下三个反应过程：(1)光催化剂吸收光子。
在可见光照射下，催化剂由于内部电子等相互作用而吸收光子，从而形成了光生电子-空穴对；(2)电子-空穴对的分离。
电子与空穴在扩散、外加电流等作用下克服静电引力而分离；(3)载流子的迁移。
成功迁移至表面的电子和空穴会发生两种反应，一种界面迁移，另一种是表面复合。
温室气体CO2的排放是导致全球气温上升的主要因素。
新型金属有机骨架材料的合成和应用研究
新型金属有机骨架材料的合成和应用研究近年来，新型金属有机骨架材料（MOFs）在化学领域中备受关注。
MOFs 是一类由金属离子或簇以及有机配体组成的晶态材料，其特点是具有高度可控性、高比表面积、可调节的孔径和通道结构、可调节的物理化学性质等，因此在气体吸附、气体分离、催化反应、光学电子等领域有着广泛应用前景。
1. 合成方法MOFs 的合成方法非常多样化，目前已经发展出了几十种方法，例如溶剂热法、溶胶－凝胶法、气相输运法、水热法、微波法、电化学法等等。
其中溶剂热法是最常用的方法之一，其原理是将适当的有机配体和金属离子或簇混合溶于有机溶剂中，通过升高温度或者加入一些结晶助剂，短时间内形成晶体。
溶剂热法的优点是快速、高产率，但是需要优化反应条件，控制反应速度。
2. 物理化学性质MOFs 具有多种物理化学性质，如比表面积、孔径大小、结构稳定性、热稳定性等。
这使得 MOFs 在气体储存、吸附、分离等方面有广泛应用，例如可以利用MOFs 进行二氧化碳捕获和存储，提高能源利用效率。
同时，MOFs 具有易于改变的物理化学性质，可以通过换基团、改变金属离子和有机配体的配比等手段进行调控，进而改变其应用场景和性质。
3. 应用研究随着对 MOFs 的研究不断深入，其应用领域也在不断扩展。
目前，MOFs 已经应用于气体储存、吸附、分离、催化反应、电子学、生物医药等多个领域。
例如，可以利用 MOFs 进行有机污染物吸附和分离，使得水质得到净化；同时，MOFs 也可以作为催化剂用于催化氢能源、CO 2 转化、氢气储存等反应。
4. 展望目前，MOFs 还有很多未知领域和未解决问题，例如缺乏高效可行的合成方法、MOFs 的稳定性和可持续性等问题，这些都是 MOFs 未来研究的重要方向。
同时，MOFs 的应用领域也需要更加深入的研究和发展，例如光催化活化、MOFs 的电子学应用等等。
综上所述，MOFs 作为一种新型金属有机骨架材料，具有广泛的应用前景和研究价值，在未来的发展中有望实现更广泛的应用。
金属有机骨架材料的合成与性能研究报告
金属有机骨架材料的合成与性能研究报告摘要：金属有机骨架材料（MOFs）是一类由金属离子或簇与有机配体相互连接而成的晶态多孔材料。
本研究报告综述了金属有机骨架材料的合成方法和性能研究进展。
首先介绍了MOFs的基本结构、合成原理和分类，随后重点讨论了MOFs在气体吸附、储氢、催化以及分离等领域的应用。
最后，对金属有机骨架材料研究的挑战和未来发展方向进行了展望。
1. 引言金属有机骨架材料是一种新型的晶态多孔材料，具有高度可调性和多样性。
其结构由金属离子或簇与有机配体相互连接而成，形成具有规则孔道结构的晶体。
MOFs具有很高的比表面积和孔容，可用于储气、催化、分离等领域。
2. MOFs的合成方法MOFs的合成方法主要包括溶剂热法、水热法、气相法等。
溶剂热法是最常用的合成方法之一，通过将金属离子或簇和有机配体在有机溶剂中反应，形成晶体。
水热法则是在水溶液中进行反应，利用水的独特性质来促进反应的进行。
气相法则是在气相条件下进行反应，通常需要高温或高压。
3. MOFs的性能研究进展（1）气体吸附：MOFs具有高度可调性的孔道结构，可以用于吸附和储存气体。
研究人员通过调控MOFs的孔径和表面性质，实现了对不同气体的高效吸附。
（2）储氢：MOFs具有较高的氢气吸附能力，被认为是一种潜在的储氢材料。
通过合理设计MOFs的结构，可以提高其储氢性能。
（3）催化：MOFs具有丰富的金属活性位点和可调性的孔道结构，可用作催化剂。
研究人员通过控制MOFs的结构和组成，实现了对不同反应的高效催化。
（4）分离：由于MOFs具有可调性的孔道结构和亲疏水性，可以用于分离和纯化混合物。
研究人员通过调控MOFs的孔径和表面性质，实现了对不同混合物的高效分离。
4. 挑战与展望尽管MOFs在各个领域展示了广泛的应用前景，但其合成和性能研究仍面临一些挑战。
首先，MOFs的合成方法需要进一步优化，以提高合成效率和产量。
其次，MOFs的稳定性和可重复性也需要得到进一步改进。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属有机骨架材料的合成与应用摘要：近年来，金属有机骨架材料受到科学家们的高度关注，使得它成为新功能材料研究领域的热点。
本文从金属有机骨架材料的合成、影响因素、存在问题等方面进行了阐述，并对这种新型多功能材料的应用方面作了展望。
关键字：1.引言金属有机多孔骨架化合物(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是近十年来学术界广泛重视的一类新型多孔材料。
MOFs是一种类似于沸石的新型纳米多孔材料,但又有别于沸石分子筛。
它们的热稳定性不及无机骨架微孔材料，因此在传统的高温催化方面的应用受到限制，但在一些非传统领域，如非线性光学材料、磁性材料、超导材料和储氢材料等新材料方面的应用前景正在逐步被开发出来。
金属有机多孔骨架化合物，又称为金属有机配位聚合物，它是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多是芳香多羧酸) 与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物。
在构筑金属有机多孔骨架时，有机配体选择起着关键性的作用。
目前,已经有大量的金属有机骨架材料被合成 ,主要是以含羧基有机阴离子配体为主,或与含氮杂环有机中性配体共同使用。
这些金属有机骨架中多数都具有高的孔隙率和好的化学稳定性。
通过设计或选择一定的配体与金属离子组装得到了大量新颖结构的金属有机多孔骨架化合物。
也可以通过修饰有机配体，对这些聚合物的孔道的尺寸进行调控。
这种多孔材料的孔道大小、尺寸是多孔材料结构的最重要特征。
孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。
在高新技术应用领域，多孔材料也展现出良好的发展前景，如人们利用瓶中造船路线，在微孔分子筛孔道中制备染料复合体，为进一步研究固体微激光器提供基础；通过纳米化学反应路线技术，在微孔分子筛笼中制备Cd4S4 纳米团簇或通过“嫁接”或“锚装”等方法组装具有特定功能与性质的复杂分子、配合物、簇合物、金属有机化合物、超分子、纳米态、齐聚体与高聚物等。
半个世纪以来，随着多孔材料类型与品种的不断扩充与发展，应用领域的拓宽与需求的增加，研究领域和学科间交叉与渗透的日益加强及深化，研究方法与现代试验技术的进步，大大推动了多孔材料化学内涵的深入与学科面的拓宽。
2、合成合成一种新的MOFs时，除了要考虑的几何因素外,最重要的是维持骨架结构的完整性。
因此,需要找到足够温和的条件以维持有机配位体的功能和构造,而又有足够的反应性建立金属与有机物之间的配位键。
2.1原料的选择首先,金属组分主要为过渡金属离子,使用得较多的是Zn2+、Cu2+、Ni2+、Pd2+、Pt2+、Ru2+和Co2+ 等,所使用的价态多为二价。
其次,有机配体应至少含有一个多齿型官能团,如CO2 H、CS2H 、NO2、SO3H、PO3H 等。
多齿型官能团使用较多的为CO2H ,如对苯二甲酸(BDC) 、均三苯甲酸(BTC) 、草酸、琥珀酸等。
选择合适的有机配体不仅可以形成新颖结构的MOFs ,而且也可能产生特殊的物理性质。
另外,溶剂在合成过程中可以起溶解和对配体去质子化的作用。
金属盐和多数配体都是固体,所以需要溶剂对其进行溶解。
在金属离子和配体配位之前,配体(如羧酸) 需要去质子化,因此多选用碱性溶剂。
目前,使用较多的去质子化碱为有机胺类物质,如三乙胺(TEA) 、N , N-2-二甲基甲酰胺(DMF) 、N , N-2-二乙基甲酰胺(DEF) 、N-2-甲基吡咯烷酮等,同时它们又是好的溶剂。
近年来,逐渐有了用氢氧化钠等强碱去质子化。
有时,溶剂也能作为配体与金属离子进行配位,或与其它配体形成氢键等弱的相互作用,这种弱结合的分子可以通过加热和真空的方法排除。
最后,为了使合成的金属有机骨架具有理想的孔隙,就需要选择适宜的模板试剂。
模板试剂有时为单独的物质,有时就是所使用的溶剂。
2.2 合成方法MOFs 的合成一般分为两种方法:扩散法和溶剂热法。
扩散法：将金属盐、有机配体和溶剂按一定的比例混合成溶液,放入一个小玻璃瓶中,将此小瓶置于一个加入去质子化溶剂的大瓶中,封住大瓶的瓶口,然后静置一段时间即可有晶体生成。
这种方法条件比较温和,易获得高质量的单晶用于结构分析,但是比较耗时,而且要求反应物的溶解性要比较好,室温下能溶解。
溶剂热法：与原来的水热法原理是一样的,只是溶剂不再局限于水。
溶剂热法MOFs 的合成,一般是将反应物与有机胺、去离子水、乙醇和甲醇等溶剂混合,放入密封容器如带有聚四氟衬里的不锈钢反应器或玻璃试管中加热,温度一般在100 —200 ℃,在自生压力下反应。
随着温度的升高反应物就会逐渐溶解。
这种方法反应时间较短,而且解决了反应物在室温下不能溶解的问题。
合成中所使用的溶剂尤其是有机溶剂带有不同的官能团、不同的极性、不同的介电常数以及不同的沸点和粘度等,从而可以大大地增加合成路线和合成产物结构的多样性。
溶剂热生长技术具有晶体生长完美、设备简单、节省能量等优点,从而成为近年来使用的热点。
3. 影响因素合成MOFs时,分子间作用力是很难预测的。
因此,就需要努力辨识和修正合成条件,使金属和配体之间能按意想的方式作用并结合。
金属离子和配体的浓度、溶剂的极性、pH值和温度的微小的变化都可能导致晶体质量和产率的变化,或产生全新的骨架结构。
但是,只要在适的条件下,合成MOFs具有产率高,耗能低,节省时间及溶剂。
目前,已有一些高度多孔MOFs被合成。
3.1 金属离子与配体的摩尔比金属离子与配体的比例再大程度上影响着骨架的性能。
一般地,金属离子与配体的摩尔比在1：10到10：1之间。
当金属的比例超过配位的化学计量比时,配体能充分地以多齿型配位,而且金属会有不饱和位存在,对于骨架性能的研究尤其是催化作用是非常有利的；反之,配体就可能会全部或部分以单齿型配位,形成的骨架可能没有前者稳定,而且没有或仅有很少量的金属不饱和位。
3.2 模板试剂和溶剂在骨架的合成中,模板试剂的选择是非常重要的。
使用不同的模板试剂可能会产生完全不同结构的骨架。
模板试剂的量并不是很关键,能相应较大量地使用,不会影响反应和微孔材料的制备。
混合溶剂经常用于调节体系的极性和溶剂-配体交换动力学,影响晶体生长速率。
溶剂分子与骨架发生的弱相互作用是稳定骨架的一种有效的方法。
通过增加溶剂浓度和搅拌以降低反应时间，可提高产率。
去质子化溶剂的选择也是非常重要的,它可能会使酸性配体完全或部分地去质子化,从而使得配体与金属离子的配位方式不同,生成不同的骨架结构。
3.3温度和pH值温度：在高温的水热条件和在室温的温和条件下,羧基的配位能力有所不同, 因而生成的骨架结构就不同。
在高温条件下羧基是以多齿型配位的,易形成多维结构;而在室温条件下是以单齿型配位的,易形成一维结构。
PH值：反应溶液的pH 值不同,生成的骨架结构不同。
随着反应的pH 值的增大,金属离子桥接氧或羟基的数量就增加,可使骨架单元增大。
4.存在问题5.应用由于MOFs材料具有不饱和配位的金属位和比表面积大的特点,使得其在化学工业上有大量的应用,如传感器、催化剂、分离、气体的储存、过滤、膜分离等。
5.1催化剂一些MOFs 可以作为催化剂,用于许多类型的反应,如氧化、环氧化、甲氧基化、酰化、羰基化、水合、烷氧基化、脱氢、加氢、异构化、低聚、多聚和光催化等方面。
对于MOFs 在催化剂方面的应用已经有不少研究,如环氧丙烷的合成[60 ] ,用MOF25 作为催化剂,混合物氧、氦和丙烯反应10h 后,产率为413 % ,选择性为812 %。
Muler 等[61 ] 用MOF25 作烷氧基化催化剂,由一缩二丙二醇和环氧丙烷合成了多羟基化合物;用环氧乙烷对一缩甲基丙二醇进行了烷氧基化,也得到了多羟基化合物。
他们还由42叔丁基苯甲酸和乙炔合成了乙烯基242叔丁基苯甲酸酯[59 ] ,其中酸的转化率达到94 % ,选择性为83 %。
Schlichte 等[62 ] 改善了Cu3 (BTC) 2 的合成,开发了这种材料在醛类和酮类化合物的氰硅烷氧基化合成氰醇中的催化作用,在不同溶剂中,对苯甲醛进行了氰硅烷氧基化,最高产率为55 %。
Seo 等[63 ] 合成了手性的MOFs 材料,开发了其手性催化作用。
5.2 气体储存在MOFs 的微孔功能的研究中,结构的稳定性是一个很重要的因素。
MOFs 的孔隙是稳定的,当移走客体分子后骨架结构不会改变;在加热的情况下,也能在高于300 ℃以上保持结构不变。
由于MOFs材料大部分具有孔隙结构和特殊的构造,在气体的存储方面有潜在的应用。
对于MOFs 的存储应用,主要集中在甲烷[24 ,64 ] 和氢[25 ,65 ] 等燃料气上。
Yaghi等[22 ]对有MOF25 骨架结构的16 种MOFs 进行了甲烷吸附性能的研究,这些骨架的孔是均匀、周期性排列的,孔隙率达到9111 %。
在36 个大气压、室温下,对甲烷的吸附量可以达到240cm3 (STP) ·g- 1 。
Yaghi等[66 ] 也对几种骨架的吸附氢气的能力做了比较,说明了MOFs 材料对于氢气的存储有较大的潜力,同时也说明了表面积不是吸附量大小的唯一决定因素,功能性基团的存在也起很重要的作用。
5.3分离由于多孔材料特有的骨架结构和表面性质,使得其对不同的气体的吸附作用不一样,从而可以对某些混合气体体系进行分离。
Kim 等[67 ] 合成了甲酸锰化合物,其表面积不是很大,约为240m2Pg ,但是这种金属有机骨架对氮气、氢气、氩气、二氧化碳、甲烷等具有选择性的吸附。
对氢气和二氧化碳的吸附能力很强,但对氮气、氩气、甲烷的吸附能力却很弱。
这种材料就可以作为一种选择性分子筛,可能会有很重要的工业应用,如从天然气中脱除二氧化碳,从含有氮气、一氧化碳或甲烷的混合气中回收氢气。
Bülow 等[68 ] 对Cu2BTC 的吸附性能进行了评价,实验表明其吸附性能要好于沸石13X ,并且能分离一氧化碳、二氧化碳和乙烷等混合气体。
6.结果与展望综上所述,金属有机骨架材料存在着巨大的潜在应用价值,因此合成具有大孔径、高比表面积的金属有机骨架结构已成为多孔材料研究领域的一个热点。
目前主要挑战是如何合成稳定的金属有机骨架材料,因为合成金属有机骨架材料主要借助以下几种非共价键的作用力:氢键、配位共价键、静电和电荷转移引力以及芳香π堆积作用[135 ] ,上述这些非共价键的作用强度远不能与共价键相比。
金属有机骨架材料不稳定的另一个原因是由于客体溶剂分子直接与金属配位,当客体脱附后很容易引起配位结构发生改变,所以获得稳定的金属有机多孔材料的一个策略是阻止溶剂分子直接配位到金属中心上。
因此现在虽已报道合成了大量的金属有机骨架材料,但它们中的绝大多数除掉客体分子后其骨架结构会发生改变甚至坍塌。