金属有机骨架 science
金属有机骨架材料的研究与应用
金属有机骨架材料的研究与应用金属有机骨架材料，又称为金属有机框架材料(MOFs)，是一种新型的材料。
该材料通常由金属离子和有机配体组成，具有良好的孔隙结构、高度可控性以及多样的化学和物理性质。
这些特性赋予该材料在气体吸附、分离、储存等领域应用广泛的潜力。
近年来，金属有机骨架材料已经成为材料科学的研究热点。
许多研究人员已经对这种材料进行了广泛的研究，并在吸附、催化、分离、以及生物医学等领域得到了成功应用。
一、研究历程金属有机骨架材料的起源可以追溯到20世纪60年代。
当时，人们开始研究属于金属有机骨架材料的某些化合物。
但是，由于其结构复杂，制备方法困难，这种材料在当时并未得到广泛的应用。
直到21世纪初，随着新型软硬模板合成法的引入，该材料的制备方法得到了显著的改进。
同时，人们也开始认识到该材料的独特性质。
这些进展促进了金属有机骨架材料的快速发展，并在许多领域得到了应用。
二、制备方法制备金属有机骨架材料的方法多种多样。
常用的方法包括：水热法、溶剂热法、旋转挥发法、微波法、动态湿度控制法等。
不同的方法对于材料的结构、孔隙大小、配位方式、晶体形态等方面都有一定的影响。
因此，在选择制备方法时，需要根据应用的需求来选择最合适的方法。
三、应用领域金属有机骨架材料的应用领域不断拓展。
目前已经应用于气体储存、分离、传感、催化以及光催化等领域。
以下从几个主要方面进行介绍。
1.气体吸附和储存金属有机骨架材料通常具有高度可调的孔隙结构。
这种结构使其具有良好的气体吸附能力，可以用于储存和分离气体。
例如，MOFs可以用于储存丙烷、氢气、甲烷等。
2.化学催化金属有机骨架材料也可以用于催化反应。
根据材料的不同性质和应用领域的需求，可以制备具有多种催化性质的MOFs。
例如，MOFs可以催化葡萄糖的转化，可以催化芳烃的氧化反应等。
3.生物医学金属有机骨架材料在生物医学方面也有广泛的应用。
例如，MOFs可以用于药物传递和光动力治疗等。
材料科学中的金属有机骨架材料
材料科学中的金属有机骨架材料材料科学是一门涉及多个学科的交叉学科，而金属有机骨架材料（MOFs）则是在其发展过程中逐渐崭露头角的一种新型材料。
今天，我们就来一起了解一下这种材料的特点、应用及未来发展。
一、金属有机骨架材料的特性金属有机骨架材料是由金属离子和有机配体构成的三维网状结构材料，具有以下特性：1. 大孔径、高比表面积由于其三维网状结构，在其内部具有相对较大的孔隙。
同时，其高比表面积使其能够承载更多的催化剂、吸附剂等分子物质。
2. 可调控性强金属有机骨架材料的具体结构可以通过改变有机配体的结构或金属离子的种类来实现调控。
这种可调控性强的特性，使得它在材料科学中得到了广泛应用。
3. 应用广泛金属有机骨架材料在气体吸附、催化剂、传感器等领域中都有广泛的应用，使其成为了材料科学领域的重要研究对象。
二、金属有机骨架材料的应用1. 气体吸附金属有机骨架材料具有大孔径和高比表面积的特点，能够承载更多的分子物质。
这就使得它在气体吸附领域中得到了广泛的应用。
例如，在减排技术中，金属有机骨架材料可以吸附二氧化碳等有害气体，从而减少大气污染。
2. 催化剂金属有机骨架材料的结构可以通过调节其结构来实现对催化反应的调控。
同时，其表面的高比表面积使得其能够承载更多的催化剂，从而使得催化反应的效率得到提高。
例如，在有机合成中，金属有机骨架材料可作为催化剂，可以有效地催化反应，提高反应效率。
3. 传感器金属有机骨架材料具有可调控性强、表面大等特点，使得其在传感器领域中也有广泛的应用。
例如，在生物医学领域中，金属有机骨架材料可以作为生物传感器，检测人体内有害物质，从而起到保护人体健康的作用。
三、金属有机骨架材料的未来发展随着金属有机骨架材料应用范围的不断拓宽，人们对其未来的发展也越来越关注。
未来，在金属有机骨架材料的发展中，主要有以下这些方面：1. 多层金属有机骨架材料目前大多数的金属有机骨架材料都是单层的，而多层的金属有机骨架材料则可以在其内部形成更为复杂的内部空间，从而提高其应用的性能和效率。
金属有机骨架的制备与应用
金属有机骨架的制备与应用金属有机骨架（Metal Organic Frameworks，MOFs），属于一种新兴的材料，是以金属离子或者它们的簇为节点，有机配体为构筑单元的一种材料。
其独特的结构与特性，使其在各种领域得到广泛的应用。
本文将重点介绍金属有机骨架的制备与应用。
一、金属有机骨架的制备金属有机骨架的制备主要采用溶剂热法、干燥合成法、水热合成法等方式。
其中，溶剂热法是制备MOFs最常用的方法之一。
溶剂热法主要使用金属盐和有机配体为原料，在适当温度下，在有机溶剂或水中进行反应，形成结晶态的金属有机骨架。
此外，干燥合成法和水热合成法也有一定的应用广泛。
二、金属有机骨架的应用金属有机骨架的应用非常广泛，主要分为催化、吸附、气体分离、传感、存储和释放等几个方面。
1. 催化金属有机骨架可以作为催化剂应用在各种有机合成反应中，如氧化反应、氢化反应、碳氢化合物转化反应等。
金属有机骨架的独特结构可以调控催化活性，使得其具有很高的催化效率和选择性。
2. 吸附金属有机骨架因具有大的孔径和高的表面积，可以作为一种优异的吸附材料。
其主要应用于吸附有机污染物、金属离子等，在环境治理和水处理方面具有广泛的应用。
3. 气体分离金属有机骨架可以根据气体的分子大小和类型，对气体进行有效的分离。
如将氢气从混合气体中分离出来，可以被应用于氢气的制备、氢能源的开发和利用等领域。
4. 传感由于金属有机骨架的独特结构和特性，可以用于传感器的制备。
其可在物理、化学、生物等领域进行检测，如检测气体、污染物、生物活性物质等。
5. 存储利用金属有机骨架的大孔径，可以制备出高效的氢气、氧气、二氧化碳等储存材料。
这些材料在气体储存、气体传输和能源开发领域具有潜在的应用前景。
6. 释放金属有机骨架的结构可以控制其孔道大小和形状，可以将低溶性药物包含在孔道中，达到控制药物的缓释作用。
因此，在药物传输和分子控制释放方面具有重要的应用价值。
综上所述，金属有机骨架作为一种新兴的材料，在各领域应用前景广阔。
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-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。
金属有机骨架材料
金属有机骨架材料金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一种由金属离子或金属团簇和有机配体组成的晶态材料。
它们以其巨大的表面积、多孔性和可调控性而受到广泛关注。
金属有机骨架材料的结构特点是由金属离子或金属团簇作为骨架连接节点，有机配体作为连接辅助剂，通过配体和金属之间的配位键连接形成三维结构。
这种特殊的结构使得MOFs具有高度可调控性，可以通过合成不同的金属和配体来制备具有不同结构和性质的MOFs材料。
MOFs具有非常大的比表面积，可达到几百到几千平方米/克，远远超过传统多孔材料。
这是由于其高度结构化的孔道和大量的微孔结构。
这种特殊的结构使得MOFs具有出色的储气、储能和气体分离等领域的应用潜力。
以气体分离为例，由于MOFs具有可调控的孔道尺寸和化学环境，可以通过选择合适的MOFs材料来实现对特定气体的高选择性吸附和分离。
另外，MOFs还具有较高的储氢能力和催化性能，因此在储能和催化领域也有广泛应用。
MOFs的孔道结构可以实现高度集成和固定化的催化活性中心，从而提高催化反应效率。
此外，MOFs还可以通过调节金属和配体的种类和比例来调控其催化性能，使其具备优异的催化活性和选择性。
此外，MOFs材料还广泛应用于氢气储存、吸附降解有害气体、药物递送、光电器件等领域。
由于其多样的结构和功能，MOFs成为了材料科学和化学领域的研究热点，并在实际应用中取得了一些重要的突破。
总而言之，金属有机骨架材料作为一种新型晶态材料，具有巨大的表面积、多孔性和可调控性，可以应用于储气、储能、气体分离、催化、药物递送、光电器件等领域。
随着对其研究的深入，相信MOFs将会在更多领域展现出其独特的优势和应用潜力。
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(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。
材料科学中的金属有机骨架材料研究现状
材料科学中的金属有机骨架材料研究现状随着人们对环境保护意识的不断提高，新型材料的研究更受到人们的关注。
金属有机骨架材料（Metal organic frameworks，MOFs）作为一种新型多孔材料，具有重要的应用前景。
在CO2吸附、催化、氢能源相关领域等方面，MOFs也展现了无限的潜力。
那么，在金属有机骨架材料领域的研究现状又是如何呢？1. MOFs的定义和结构MOFs是由金属离子和有机配体通过化学键结合而成的多孔晶体材料。
严格来说，MOFs应该是具有晶胞的金属有机骨架，但因化学反应等原因，部分MOFs也退化成了非晶态或类晶态的多孔材料。
MOFs的结构特点就是由大量的趋向于八面体配位的金属离子和柔性的有机配体组成，这些组成元素构成了三维框架，水箱状的结构让其具有较大的表面积和丰富的孔结构，使其在吸附、分离、催化等领域有着潜在应用。
2. MOFs的合成方法MOFs的合成方法主要有溶液法、气相法和固相法等几种方式。
其中，溶液法和气相法是最常用的合成方法。
溶液法需要控制反应溶剂的种类和质量，以及温度、压力等反应条件，同时保证配体中心金属离子的连通性。
气相法的优点就是可以不受溶剂污染，且高温下反应热力学稳定性高，但反应难度较大。
在固相法中，可以采用单晶生长法，其形成晶体的条件更严苛，但得到的产品具有较好的晶态性。
此外，近年来，类似于绿色化学合成的绿色合成法，也成为了MOFs合成的研究热点之一。
3. MOFs的应用MOFs作为一个全新的多孔材料，具有广泛的应用前景。
在能环领域，MOFs可以被用于氢能源、光电转化、电池、储氢、催化等多个方面。
在环境保护领域，MOFs的应用范围更是较为广泛，如空气净化、水质净化等。
在超分子化学、有机金属化学领域，MOFs也显示出了它的巨大潜力。
此外，MOFs的生物医学领域的应用也吸引了越来越多的研究人员的关注，例如抗菌、基因转移等方面。
4. MOFs的局限性和展望随着MOFs研究的不断深入，人们逐渐认识到MOFs这种材料的局限性。
多孔金属有机骨架材料的制备及其应用研究
多孔金属有机骨架材料的制备及其应用研究近年来，多孔金属有机骨架材料受到了广泛关注。
这种材料在化学、物理、材料科学等领域都有着重要的应用，同时也是新型材料领域的前沿研究课题。
本文将介绍多孔金属有机骨架材料的制备方法和应用研究进展。
一、多孔金属有机骨架材料的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是制备多孔金属有机骨架材料的常用方法之一，其原理是将金属离子与有机配体在有机溶剂中反应生成多孔结构。
其中的有机配体通常为大环化合物，能够提供足够的空间和配位位点，从而形成高度有序的孔洞结构。
2. 水热合成法水热合成法是利用水热反应条件制备多孔金属有机骨架材料的方法。
该方法需要在高温高压下进行实验，水热反应的高效性极大提高了孔洞结构的有序性和纯度，有助于实现更高效和可重复的制备方法。
3. 等离子体增强化学气相沉积法等离子体增强化学气相沉积法是一种新型的制备多孔金属有机骨架材料的方法，其利用等离子体增强化学反应在表面上生成有机乃至无机薄膜，再通过控制氧化剂、反应时间等因素调控氧化反应来实现多孔结构的形成。
二、多孔金属有机骨架材料的应用研究1. 气体储存与分离多孔金属有机骨架材料具有高度有序孔结构，可以承载气体分子并具有储存和分离作用，因此在气体储存和分离方面具有很大的应用潜力。
2. 催化反应多孔金属有机骨架材料在催化反应中作为载体，有助于调控反应速率和选择性，进而提高反应效率和产率。
因此，多孔金属有机骨架材料被广泛应用于各种催化反应领域。
3. 气体传感器多孔金属有机骨架材料的结构与表面性质可通过调控实现对特定气体分子的识别和探测。
基于这种特性，多孔金属有机骨架材料可用于气体传感器、化学传感器等领域，对环境污染物等进行检测。
三、结语多孔金属有机骨架材料的制备方法和应用研究已经取得了令人瞩目的进展。
随着科技的不断发展，多孔金属有机骨架材料在化学、物理、能源等领域的应用将会越来越广泛，成为新型材料领域中的重要研究方向。
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。
金属有机骨架材料MOFs及其应用ppt课件.ppt
Gu, Z. Y. Yan, X. P. Angewandte Chemie-International Edition 49, 1477-1480 (2010)
Hydrogen Storage in Microporous rganic Frameworks
Rosi, N. L. Eckert, J. Eddaoudi, M. O'Keeffe, M.Yaghi, O. M. science 300, 1027-1029 (2003)
MOF-5的储氢性能
实验流程图
吸附性能
富集效果
105ppb
2030ppb
Metal–Organic Framework MIL-101 for HighResolution Gas-Chromatographic Separation of
Xylene Isomers and Ethylbenzene
• We show the first fabrication of the MOFcoated capillary column for high-resolution GC separation.
78K
298K
Rowsell, J. L. C. Spencer, E. C. Eckert, J. Yaghi, O. M. science 309, 1350-1354 (2005)
Metal Organic Frameworks as Adsorbents for Trapping and Preconcentration of Organic Phosphonates
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。
金属-有机骨架化合物
《化学文献课程报告》金属-有机骨架化合物南京大学化学化工学院09级化学系091190115张峣摘 要：金属有机骨架化合物（(Metal-Organic Frameworks, MOFs）被称为第三代的多孔晶态材料，一般是指由刚性或半刚性有机配体与金属离子或者金属氧簇，通过共价键或离子-共价键自组装过程形成的具有周期性网络结构的晶体材料。
金属-有机骨架化合物不仅在孔道结构上与无机分子筛材料相似，而且在小分子物质的吸附、分离上也可与传统无机分子筛相媲美，有些化合物的吸附、分离能力甚至超过了传统的无机分子筛材料。
这类聚合物材料比表面积和孔道结构比分子筛更大，而且骨架结构中的有机部分使得它可以实现半定向设计合成，同时还可以具有独特的光、电、磁等多功能性质。
因此，近年来金属有机骨架化合物的设计合成、结构及性能作为跨学科的研究热点之一研究迅速发展起来。
因为金属有机骨架化合物具有独特的可设计，可裁剪，可调控性，近十几年来许多研究小组已把注意转移到金属有机骨架化合物的合成上来。
本文主要对金属有机骨架化合物做一个简单的介绍，使读者可以对金属有机骨架化合物有初步的了解。
Abstract: Metal-organic frameworks (MOFs), as the third generation of crystalline porous materials, usually means a kind of crystalline materials with period structures constructed from rigid or half-rigid organic ligands and metal ions or metal clusters by coordination bonds through a self-assembly process. Metal-organic frameworks possess not only porous phase similar to inorganic zeolites but also better performance in sorption and separation of small molecular than traditional zeolites. MOFs have bigger surface areas and porous structures than the zeolites，which can be partly targeted synthesized due to their organic component part, meanwhile with unique multifunctional properties in optic, electric, and magnetic fields. Therefore, the design, structures and properties of MOFs develop rapidly as an interdisciplinary hot field recently. Due to their unique designable and adjustable, in last decades many research groups have focused on the synthesis of MOFs. This context mainly gives a brief introduction on MOFs to provide preliminary acknowledge of MOFs to people.关键词：金属-有机骨架化合物 配位化学 分子筛 气体储存 气体吸附 非线性光学材料 催化剂 晶体材料合成115 张峣金属-有机骨架化合物1.简介金属-有机骨架化合物（Metal-Organic Frameworks ，MOFs ）是指桥联多齿（刚性或半刚性）有机配体和金属离子之间通过配位键自组装形成周期性的一维，二维或三维网络结构的晶体材料，又称为金属-有机配位聚合物[1]。
金属有机骨架材料的应用
科技信息2013年第9期ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ作者简介：李晓林（1990—），女，山东青岛人，青岛大学化学化工与环境学院2009级本科生，主要从事材料合成方面研究。
金属有机骨架甲(MOFs)[1]材料作为一种新型多孔材料，由于其具有特殊的周期性结构、高比表面积、高吸附性高孔隙率等特性，已经在吸附、电化学、催化等方面显示了广泛的应用前景。
不仅如此，MOFs还在药物载体方面有显著性质。
本文将MOFs 在上述方面的应用做了较详细的介绍。
1金属有机骨架材料的气体吸附性能金属有机骨架材料是一种由金属离子与有机配体通过超网分子自组装形成的一种多孔网状结构材料，由于在合成过程中可以选择不同的金属离子和各种有机配体进行络合，因此设计出的各类MOFs 材料具有不同的孔道结构和化学特性。
相对于沸石和活性炭等传统吸附材料，MOFs 具有可调节的孔尺寸和官能团，以及较大的比表面积等优点。
1.1MOFs 对CO 2的吸附温室气体导致全球气候变暖已经成为世人关注的主焦点，传统的吸附方法具有许多弊端，如氨溶液吸附会有一定的腐蚀性并且热稳定不高，微孔分子筛法能量需求大等。
MOFs 由于具有高比表面积、高热稳定性、高化学稳定行，吸附力强等优点，在气体的吸附和净化上，受到广泛关注。
Millward 和Yaghi 等[2]测得MOF-177对CO 2的吸附能力明显高于沸石13X 和活性炭粉末等传统材料。
刘洋[3]等采用密度泛函理论（DFT ）方法研究CO 2在MOF-5不同的吸附位置及不同构型的吸附性能。
根据XRD 技术测定的实验数据[1]建立模型，并进行计算，发现GGA/PW91泛函能够精确的研究CO 2在MOFs 的吸附，并且计算出CO 2分子与苯环边相交以及与苯环上的碳原子平行是两种吸附能最大的构型；利用Br 原子替代苯环上的H 原子可以显著增强对CO 2分子的吸附能力，为设计具有较高CO 2吸附能力的MOFs 材料提供理论依据。
金属有机骨架化合物的合成制备应用简介课件
在应用方面，需要深入研究MOFs的构效关系和作用机制，以提高其在不 同领域的应用效果和可靠性。同时，也需要加强MOFs在实际应用中的安 全性和稳定性的研究，以确保其长期有效性和可靠性。
THANKS
水解。
合成困难
合成具有特定结构和性质的金 属有机骨架需要精确的控制条 件和过程。
孔径调控难度大
孔径大小是金属有机骨架的重 要性质，但调控难度较大，难 以实现孔径的精确控制。
应用领域有限
目前金属有机骨架化合物的应 用主要集中在气体储存和分离 领域，其他领域的应用有待进
一步开发。
未来的研究方向与前景
提高稳定性
气体传感和检测
金属有机骨架化合物对特定气体具有高灵敏度， 可以用于气体传感和检测领域。它们能够快速响 应有害气体，为环境监测和安全防护提供有力支持。
在催化领域的应用
酸性催化
某些金属有机骨架化合物具有酸性催化功能，可用于酯 化、烷基化等有机合成反应。这为高效合成复杂有机分子 提供了新的途径。
光催化
结合金属有机骨架化合物的光响应性质，可以实现光催 化反应。这为利用太阳能驱动化学反应提供了新的可能性。
通过改进合成方法和条件，提高金属 有机骨架化合物的稳定性，使其在实 际应用中更可靠。
拓展应用领域
积极探索金属有机骨架化合物在其他 领域的应用，如催化、光电、生物医 学等。
多功能化
通过设计具有多功能性的金属有机骨 架化合物，实现在单一材料中同时实 现多种功能。
绿色合成方法
开发环保、高效的合成方法，减少对 环境的负面影响，实现可持续发展。
结构
金属-有机骨架MIL-88A (Fe)及其复合物的合成与高级氧化降解水体有机污染物的研究进展
一 [４３] . 将 ＦｅＣｌ ３ ６Ｈ ２ Ｏ 和 富 马 酸 按 １ ∶ １ 分 散 在
加热 ４ ~ ６ ｈ 即可得到 ＭＩＬ￣８８Ａ( Ｆｅ) 〔 见图 １( ａ) 〕 . 合
成条件( 如加热温度和溶剂种类) 对颗粒尺寸有明显
影响ꎬ通常以 Ｈ ２ Ｏ 为溶剂且提高反应温度可得到粒
－
＋
性能ꎬ如 ＮＨ ２ ￣ＵｉＯ￣６６ [２７] 、ＺＩＦ￣８[２８] 等. 促进光生 ｅ － ￣ｈ ＋
分离效率是提高光催化性能的有效途径ꎬ因此很多研
究者通过引入氧化石墨烯
[２９]
、金属氧化物
[３０]
等功能
材料实现 ｅ 快 速 转 移 从 而 提 高 光 催 化 效 率. Ｗａｎｇ
－
等
[２３]
系统综述了 ＭＯＦｓ 光催化降解有机污染物的研
作为电子受体快速消耗电子ꎬ有效克服了光生电子￣空穴复合问题. 此外ꎬ将 ＭＩＬ￣８８Ａ( Ｆｅ) 与其他功能材料复合可进一步改善其
光生电子￣空穴分离效率、提高光吸收能力及水稳定性. 总之ꎬＭＩＬ￣８８Ａ( Ｆｅ) 及其复合物在光芬顿、活化 ＰＳ 和催化臭氧氧化降解
有机污染物方面具有较大的实际应用潜力.
料等有机污染物研究进展ꎬ认为铁基 ＭＯＦｓ 是具有广
阔应用前景的异相催化剂ꎻＣｈｅｎｇ 等
[３３]
总结并对比了
铁及其他金属基 ＭＯＦｓ 类芬顿降解有机物性能ꎬ发现
ＭＩＬ (ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｌａｖｏｉｓｉｏｒ) 系列的铁基 ＭＯＦｓ
关注度较高. ＭＩＬ 系列的铁基 ＭＯＦｓ 有 ＭＩＬ￣５３( Ｆｅ)、
Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎꎬ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ
science周年评价mof材料
science周年评价mof材料
MOF（金属有机框架）是一种由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键连接而成的晶态材料。
它具有高度有序的孔隙结构和巨大的比表面积，因此在吸附和储存气体、分离和催化反应等领域具有广泛的应用潜力。
科学界对MOF材料的评价主要有以下几个方面：
1. 结构多样性：MOF材料可以通过选择不同的金属离子和有机配体来调控其结构和性质，因此可以设计合成各种不同结构和功能的材料。
这种结构多样性为MOF材料的应用提供了很大的灵活性。
2. 孔隙结构和比表面积：MOF材料具有高度有序的孔隙结构，可以提供大量的吸附位点，因此在气体吸附和储存方面具有很大的潜力。
此外，MOF材料的比表面积通常非常高，可以达到几千平方米/克甚至更高，这使其在催化反应和分离过程中具有很大的优势。
3. 可控合成和功能化：MOF材料的合成相对简单，并且可以通过调控合成条件和选择不同的配体来实现对其结构和性质的精确控制。
此外，MOF材料还可以通过功能化改变其表面性质，进一步扩展其应用领域。
4. 应用潜力：由于其独特的结构和性质，MOF材料在各个领域具有广泛的应用潜力。
例如，在气体吸附和储存方面，MOF材料可以用于制备高效的气体分离膜和储氢材料。
在催化反应方面，MOF材料
可以作为催化剂载体，提供更高的活性和选择性。
此外，MOF材料还具有潜在的应用于药物传递、环境污染治理和能源存储等领域。
总的来说，MOF材料以其独特的结构和性质在科学界受到了广泛的关注和评价。
它具有结构多样性、孔隙结构和比表面积大、可控合成和功能化以及广泛的应用潜力等优势，为解决许多关键问题提供了新的思路和解决方案。
金属有机骨架材料原理与应用
年份 1938 1962 1973 1985
1988
获奖者
Richard Kuhn Max Ferdinard Perutz; John Cowdery Kendrew Ernst Otto Fisher; Geoffrey Wilkinson Herbert A. Hauptman; Jerome Karle Johann Deisenhofer; Robert Huber; Hartmut Michel
物理吸附与化学吸附的比较
理化指标 物理吸附
化学吸附
作用力 范德华力
化学键力
吸附热 接近于液化热
接近于化学反应热
无选择性 选择性 非表面专附层 多层吸附
单分子层吸附
吸附速率 快，活化能小
慢，活化能大
用途
测比表面积、孔容 和孔径分布
进行催化反应
三类吸附曲线
1. 吸附等温线：当温度一定时，压力（平衡浓度） 和吸附量的关系曲线。
2. 吸附等压线：在等压情况下，表示吸附量和温 度的关系曲线。
3. 吸附等容线：在等吸附容量情况下，表示温度 和压力的关系曲线。
六类吸附等温线
Ⅰ型吸附等温线：也称Langmuir吸附等温线。限于 单层或准单层，大多数化学吸附等温线和完全的微 孔物质（如活性碳）和分子筛的吸附等温线属于此 类。
年份
获奖者
1913 Alfred Werner
1964 Dorothy Crowfoot Hodgkin
1927 Heinrich Otto Wieland
1930 Hans Fisher
1928
Adolf Otto Reinhold Windaus
Walter Norman Haworth; 1937
金属有机骨架材料
目录1. MOF材料的简介及发展 (1)2. MOF材料的特性 (2)2.1 多孔性和大的比表面积 (2)2.2 结构与功能多样性 (3)2.3 不饱和的金属位点 (3)3. MOF材料的主要合成方法 (4)3.1 水热合成法 (4)3.2 微波合成法 (4)3.3 超声合成法 (4)3.4 扩散合成法 (5)3.5 机械合成法 (5)3.6 层层自组装合成法 (6)4. MOF材料的应用领域 (6)4.1 MOF材料在催化领域的应用 (6)4.2 MOF材料在吸附以及选择性分离领域的应用 (6)4.3 MOF材料在生物医药领域的应用 (7)4.4 MOF材料在其他领域的应用 (8)5. MOF衍生材料的研究进展 (8)5.1 负载型MOF衍生物 (8)5.2 包覆型MOF衍生物 (9)5.3 牺牲模板型MOF衍生物 (9)参考文献 (10)金属有机骨架材料（Metal-Organic Framework，简称MOF）1.MOF材料的简介及发展金属有机骨架材料（Metal-Organic Framework，简称MOF）是由无机或有机配体和金属离子/金属团簇通过自组装形成周期性的、多孔性的、晶体材料。
由于金属离子或金属团簇和有机配体之间自组装配位方式的不同，可以得到不同网络结构、不同孔径的MOF材料。
相同金属离子和不同有机配体之间的自组装或者不同的合成条件也可以得到不同形貌的MOF，亦同于不同金属离子和相同有机配体。
与传统的无机多孔材料相比，MOF材料以其大的比表面积、高孔隙率、结构可调等特殊的物理化学性质，吸引大量的学者对其进行合成及应用研究，如气体吸附、气体分离、传感、生物医药和催化等方面。
对MOF材料的研究源头追溯到配位化合物的发展。
1706年，第一个具有三维网状结构的配位化合物材料-普鲁士蓝（Fe[Fe(CN)6]3）被人们发现，但是由于当时的结构解析技术达不到要求并未及时发现。
多年后，研究者们将晶体工程学应用到MOF材料的合成中，MOF 材料的结构才逐渐被确定下来。
第8章 金属有机骨架材料
(3) 1999年，Yaghi在Nature上发表了由锌离子和对苯二甲 酸 构建的MOF-5（又称IRMOF-1）。
HOOC
COOH
Zn(NO3)2
Nature, 1999, 402(6759), 276.
(4) 1999年，香港科技大学Williams教授在Science上发表了 由硝酸铜和均苯三甲酸构建的另一著名的金属有机骨架 HKUST-1（又称MOF-199） 。
第8章
金属有机骨架材料
Metal-organic frameworks, MOFs
❖MOFs的发展历史 ❖MOFs的优点与缺点 ❖MOFs的结构设计策略 ❖MOFs的合成方法 ❖MOFs的应用
MOFs的概念 金属有机骨架（MOFs），也称配位聚合物（coordination polymers, CPs），是由金属离子或金属簇与有机配体通过 配位组装形成的一类具有周期性多维结构的多孔有机-无机 杂化材料。
❖气体吸附 氢气吸附：
MOF-5是众多MOFs中的一个典型范例，其框架[Zn4O(BDC)3]是 Zn4O(COO)6单元与对苯二甲酸根BDC相互连接形成的具有pcu拓扑的三 维网络。MOF-5在真空下可以稳定到400 oC。Long等在严格无水无氧条 件下制备的MOF-5样品，其高压H2吸附测试显示在7 K、4 MPa下，H2 超额吸附量为76 mg/g。当压力为17 MPa时，H2绝对吸附量高达130 mg/g，体积存储密度为77 g/L。
(1) 1989年，澳大利亚Robson教授首次报道了一系列多孔配位 聚合物的晶体结构。（J. Am. Soc. Chem., 1989, 111, 5962）
(2) 1995年 美国Yaghi教授课题组使用一价铜离子和4,4‘-联吡 啶为原料，通过水热合成法制备了具有金刚烷型网状结构 的配位聚合物MOF-1，并首次提出MOFs的概念。
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金属有机骨架 science
金属有机骨架（MOFs）是一种新型的材料，由金属离子或簇与有机配体组成的三维结构网络。
MOFs具有高度可调性、多样性和可控性，因此在催化、气体吸附、分离、传感、储能等领域具有广泛的应用前景。
MOFs的发现可以追溯到20世纪50年代，但直到近年来才引起了广泛的关注。
MOFs的独特性质源于其结构的可调性和多样性。
MOFs的结构可以通过选择不同的金属离子和有机配体来调节，从而实现对其物理和化学性质的调控。
此外，MOFs的结构还可以通过改变反应条件和合成方法来调节，从而实现对其形貌和尺寸的控制。
MOFs在催化领域的应用是其最为重要的应用之一。
MOFs具有高度可调性和多样性，可以通过选择不同的金属离子和有机配体来调节其催化性能。
MOFs的催化性能主要取决于其结构和金属离子的种类和状态。
MOFs可以作为催化剂载体，也可以作为催化剂本身。
MOFs的催化性能已经在多种反应中得到了验证，包括氧化、加氢、脱氢、羰基化、烷基化等反应。
MOFs在气体吸附和分离领域也具有广泛的应用前景。
MOFs具有高度可调性和多样性，可以通过选择不同的金属离子和有机配体来调节其气体吸附和分离性能。
MOFs的气体吸附和分离性能主要取
决于其结构和孔径大小。
MOFs可以作为气体吸附剂和分离剂，可以用于气体分离、气体储存、气体传感等领域。
MOFs在传感领域也具有广泛的应用前景。
MOFs具有高度可调性和多样性，可以通过选择不同的金属离子和有机配体来调节其传感性能。
MOFs的传感性能主要取决于其结构和金属离子的种类和状态。
MOFs可以作为传感器材料，可以用于检测气体、水、离子等物质。
MOFs在储能领域也具有广泛的应用前景。
MOFs具有高度可调性和多样性，可以通过选择不同的金属离子和有机配体来调节其储能性能。
MOFs的储能性能主要取决于其结构和金属离子的种类和状态。
MOFs可以作为储能材料，可以用于电池、超级电容器等领域。
MOFs是一种新型的材料，具有高度可调性、多样性和可控性，因此在催化、气体吸附、分离、传感、储能等领域具有广泛的应用前景。
MOFs的发展将为人类社会的可持续发展做出重要贡献。