金属有机框架化合物的合成研究

金属有机框架化合物的合成研究
摘要：随着时代的发展，金属有机框架化合物被应用于荧光、催化、质子导体、药物运输等多个领域，且为满足不同行业的需求，相关专家局学者仍基于现状在对其合成进行研究，力求进一步提升其功能的多样性。

本文就主要对现阶段金属有机框架化合物的合成进行研究，以供参考。

关键词：金属有机框架化合物；常规合成；绿色合成
引言：金属有机框架化合物具有一定的潜力，而想要合成金属有机框架化合物，就需采用科学可行的方法。

就目前情况而言，这些方法可简单分为两种，一为常规合成法，二为绿色合成法。

就常规合成法而言，包括溶剂热法、微波合成法、电化学合成法等；就绿色合成法而言，需对溶剂、金属盐、配体进行优化，下列就其合成进行了深入探究，旨在为相关工作人员带来启发。

1.金属有机框架化合物概述
金属有机框架化合物简单来说就是将有机配体当做连接体，将金属离子或簇当做节点，借助配件进行组装，使其形成具有周期性结构的配位化合物。

该材料具有较强的应用价值，所以，相关专家及学者就该材料进行了深入研究，且应用了较多先进技术，如计算机技术、仿真技术等，使得大量结构新颖的金属有机框架化合物被设计合成出来。

与传统的多孔材料相比，该材料具有结构、功能可设计、调控的优势。

因此，目前该材料已被应用于荧光、催化、质子导体、药物运输等方面。

2.金属有机框架化合物的常规合成
2.1溶剂热法
最常见的金属有机框架化合物的合成方法为溶剂热法。

其简单来说就是按照一定比例在相应溶剂中放置金属盐、配体，在三者完全混合后，将其移至密封反应器中，通过调制温度、时间使其在相应条件下发生反应。

通常情况下，其温度
需处于100℃～500℃之间，其反应时间为12至48小时。

通常情况下，其温度处于，通过自组装并析出晶体得到的产物。

与其他方法相比，该方法具有可全部溶解、分解常温下的微溶物质或不溶物质，确保反应物之间可以得到充分接触，尽量缩短反应时间，并提高金属有机框
架化合物晶体质量。

但该方法的不足也较为明显，即反应时间较长、反应过程不
受控制。

2.2微波合成法
微波合成技术简单来说就是借助微波反应器合成金属有机框架化合物的方法。

具体而言，相关工作人员需采用适合手段混匀反应物与溶剂，然后将其放置微波
反应器中，在密封微波反应器后，将其放置于微波单元中，通过调试温度、时间
进行加热。

微波合成法具有缩短反应时间（一般在10分钟～60分钟）、精准控制反应
过程的优势，且合成的金属有机框架化合物的粒径更加均匀、尺寸更小。

其缺陷为：受微波反应器尺寸的影响，只能进行小批量合成，无法放大生产。

2.3电化学合成法
电化学合成法的原理为：以阳极溶解纯电属所提供的金属离子为金属源，使
金属离子与溶解的配体分子在导电介质中发生反应、进行配位，从而生成金属有
机框架化合物晶体。

随后借助质子行溶剂降低阴极中沉积金属的可能性。

该方法的优势为：隶属于高通量的连续合成过程，可使产物数量更多，在连
续生产及放大生产方面有着一定优势、潜力。

其缺点为：以纯金属为原料，质子
溶液阴极可能会有氢气析出。

2.4其他方法
2.4.1挥发法
挥发法简单来说就是在良性溶液中放置有机配体、金属盐，在其混合后放置
于一旁，通过空气挥发析出晶体。

2.4.2扩散法
2.4.2.1界面扩散法
界面扩散法简单来说就是在两种密度差别较大的溶液中放置有机配体、金属盐，在其充分融合后缓慢移动力度较小的溶液，使其平铺于溶液液面，然后进行密封。

通过溶剂扩散、配合物晶体，就可在溶液界面附近生成金属有机框架化合物。

2.4.2.2蒸汽扩散法
蒸汽扩散发简单来说就是在良性溶剂中放置有机配体、金属盐，待其完全溶解后将乙继、己烷、戊烷等易挥发的不良剂倒入良性溶液中，在降低配合物溶解度的同时生成金属有机框架化合物。

3.金属有机框架化合物的绿色合成
在时代的发展下，绿色节能成为各行各业的发展方向，成为人类可持续发展的基础。

且随着对金属有机框架化合物的深入研究，人们发现金属有机框架化合物的合成工艺较为复杂，成本相对较高，且会过多使用有毒有机溶剂。

因此，金属有机框架化合物的绿色合成成为相关专家及学者需要深入探讨的话题。

因改变溶剂、金属盐、配体可达到这一目的，所以，下列就此进行了深入研究：
3.1溶剂的优化
在以往的溶剂热法金属有机框架化合物合成中，常用的有机溶剂为N,N－二甲基甲酰胺，其对人体有害，会致癌、致畸、致突变，且在金属有机框架化合物合成过程中。

该物质可分解产生二甲胺。

二甲胺的刺激性较强，且隶属于有机废物，对环境造成了直接影响。

所以，相关专家及学者就溶剂优化进行了研究，提出机械化学法这一典型的少溶剂、无溶剂合成法。

2.2 金属源的优化
就目前情况而言，常见的金属源为金属氯化物、金属硝酸盐。

但这两个物质的缺点较为明显，即：氯化物的腐蚀性较强、硝酸盐易引起爆炸。

所以，需采用
适合手段对金属源进行优化。

由于氧化铝、氢氧化铝与氯化物、硝酸盐的特性相符，所以可借助氧化铝、氢氧化铝进行金属有机框架化合物的合成。

2.3配体的优化
配体的优化方向为：从污染物、废弃资源中回收、利用再生配体，在达到降
解目的的同时合成金属有机框架化合物。

比如，可在微波反应器中放置废弃的
PET塑料和金属盐，在降解的同时与金属源配位自组装生成金属有机框架化合物。

结语：综上所述，可以看出，金属有机框架化合物具有较强的应用价值，所
以被广泛应用于药物运输、质子导体、气体吸附与分离等方面。

且相关专家及学
者对其进行了不断研究，使得其具有更多功能。

但想要合成金属有机框架化合物，就需采用科学可行的方法。

就目前情况而言，这些方法可简单分为两种，一为常
规合成法，二为绿色合成法。

就常规合成法而言，其包括溶剂热法、微波合成法、电化学合成法等；就绿色合成法而言，需对溶剂、金属盐、配体进行优化。

上述
就此进行了深入研究，相关工作人员可结合实际情况进行应用。

如此，便可通过
相关合成方法的有效应用提高金属有机框架化合物的合成效果。

不过，我国在该
方面的研究仍处于探索阶段，金属有机框架化合物的合成潜能尚未充分挖掘出来，所以，相关专家及学者须基于实际情况继续进行研究，以确保金属有机框架化合
物可应用于更多行业，为各行各业带来新的可能，为社会经济的发展提供保障。

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