铁基金属有机骨架材料(Fe-MOFs)简介教学内容
金属有机框架(MOFs)材料在防腐涂层中的应用
降低生产成本
寻找低成本、高效的合成策略，以降低MOFs材料的生产成本。
改善涂层附着力
通过表面处理、界面优化等方法，提高MOFs涂层与基材的附着力。
环保与可持续发展
研究绿色、环保的合成方法，降低MOFs材料的环境影响，同时推动 其在防腐涂层领域的可持续发展。
03
MOFs材料在防腐涂层中的性能 研究
耐腐蚀性能研究
耐腐蚀性能
01
金属有机框架(MOFs)材料具有优异的耐腐蚀性能，能够有效地
保护基材免受腐蚀。
影响因素
02
MOFs材料的耐腐蚀性能受到多种因素的影响，如框架的稳定性
、孔径大小和孔道结构等。
实验研究
03
通过电化学测试和浸泡实验等方法，对MOFs材料的耐腐蚀性能
，导致性能下降。
涂层附着力差
由于MOFs材料具有多孔性，与基材 的附着力较差，容易脱落。
生产成本高
目前MOFs材料的合成方法较为复杂 ，需要使用大量的有机配体和金属盐 ，导致生产成本较高。
环保问题
在合成过程中，MOFs材料可能产生 有毒有害的副产物，对环境造成影响 。
未来的研究方向与前景
提高稳定性
MOFs材料的结构与性能关系
结构特点
MOFs材料的结构和性能密切相关，通过改变金属离子和有机配体的组合以及 合成条件，可以调控MOFs材料的结构和性能。
性能表现
良好的气体吸附和分离性能、催化性能、光电性能等。
02
金属有机框架(MOFs)材料在防 腐涂层中的应用
防腐涂层的定义与重要性
防腐涂层定义
进行了深入研究。
防污性能研究
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 science
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。
《铁基金属有机骨架NH2-MIL-101-MIL-101(FeⅡ)的制备及其催化应用》
《铁基金属有机骨架NH2-MIL-101-MIL-101（FeⅡ）的制备及其催化应用》铁基金属有机骨架NH2-MIL-101-MIL-101（FeⅡ）的制备及其催化应用一、引言近年来，随着人们对环保和可持续性发展的日益关注，多孔材料在化学、环境科学、生物医学和材料科学等领域的应用日益广泛。
金属有机骨架（MOFs）作为一类具有高度结构多样性和性能独特性的多孔材料，已引起了科研工作者的广泛关注。
本文着重研究铁基金属有机骨架NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的制备方法及其在催化领域的应用。
二、NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的制备（一）材料与试剂在制备过程中，我们需要的主要原料包括铁盐、配体、溶剂和其他添加剂等。
所有试剂均需为分析纯，并在使用前进行必要的干燥处理。
（二）制备方法NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的制备主要采用溶剂热法。
首先，将铁盐和配体按照一定比例溶解在适当的溶剂中，然后在一定温度下进行溶剂热反应，得到目标产物。
具体的反应条件和步骤需要根据实验需求进行优化。
三、NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的结构与性能（一）结构分析通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）进行结构分析，结果表明其具有典型的MOF结构，且具有较高的结晶度和良好的形貌。
（二）性能评价NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）具有良好的化学稳定性和热稳定性，同时具有较大的比表面积和孔容，使其在催化、吸附、分离等领域具有广泛的应用前景。
四、NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）的催化应用（一）催化反应类型NH2-MIL-101/MIL-101（FeⅡ）可应用于多种催化反应，如烷基化、酯化、加氢等反应。
由于具有较大的比表面积和良好的化学稳定性，其能有效地提高催化反应的活性和选择性。
铁基金属有机骨架材料(Fe-MOFs)简介
• 绝大多数的MOFs是通 过溶剂热法合成的 。
• 通常要通过持续几天在 反应釜中加热（100250℃）合成。
• 探索最佳合成条件的参 数对于MOFs的合成是 非常重要的。
Small 2019, 15, 1803088
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Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 5042–5046
J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 206–211
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催化
材料选取
催化臭氧化
催化剂
O3
·OH
O21O2
催化剂
表面Lewis酸位点（吸附O3） 传质能力（孔隙度）
共价键以及电子给体和受体之 强烈的荧光、变色和电化学信号
间的相互作用，与合适的客体 分子结合
Anal. Chem. 2015, 87, 10635−10641
单总击结此与处展添望加文字标题
尽可能多的暴露Fe活性位点
表面LAS多，传质能力好
强烈的荧光、变色和电化 学信号
总结
修饰基团，调节框架 结合电极材料，改善电导率 发展绿色简单MOF材料
在有机溶剂和水中呈现良好的稳定性
Pearson 酸碱理论
Lewis酸 （Fe(III)） Lewis碱（有机配体）
Fe的优势
Fe自然界丰富的含量、Fe的低毒性 使其在各种MOF材料中脱颖而出。
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Fe-MOF材料的种类
MIL系列
MOF-n系列
CID系列
PCN系列
金属有机骨架材料MOFsppt课件.pptx
In recent years, the number and diversity of MOF structures have grown significantly, and many water-stable and thermally stable MOFs now exist, Enabling an exciting expansion of their application. Depending on the application envisaged, different functional stabilities e important.
Connectivity of Zr6 nodes in zirconiumbased metal–organic frameworks and
the associated carboxylate molecules
required to link nodes together.
2
Thermal stability
3 MOF stability in catalytic systems
The chemical (acid–base) stability of some representative metal–organic frameworks based on literature data. The bar length indicates the pH range that the metal–organic frameworks (MOFs) can tolerate. An arrow indicates that the MOF can withstand pH<0 or pH>14.
Some arrangements of linkers and connectors render MOFs more resistant to deformation and destruction than others. Some computational studies show that mechanical stability tends to be enhanced with shorter linkers. An important practical development that greatly reduces the mechanical performance requirements for MOFs in applications.
mofs金属有机骨架化合物
mofs金属有机骨架化合物
MOFs金属有机骨架化合物是一种新型的材料，它由金属离子和有机配体组成，具有高度的可控性和多样性。
MOFs材料的研究和应用已经成为当今材料科学领域的热点之一。
MOFs材料的制备方法主要有两种：一种是溶剂热法，另一种是水热法。
溶剂热法是将金属离子和有机配体在有机溶剂中混合，然后加热反应，形成晶体。
水热法则是将金属离子和有机配体在水中混合，然后加热反应，形成晶体。
这两种方法都具有简单、快速、高效的特点，可以制备出高质量的MOFs材料。
MOFs材料具有许多优异的性质，如高度的孔隙性、表面积大、可控的孔径大小和形状、可调控的化学性质等。
这些性质使得MOFs 材料在吸附、分离、催化、传感等领域具有广泛的应用前景。
例如，MOFs材料可以用于气体吸附和分离，如CO2、CH4、H2等气体的分离和储存；还可以用于催化反应，如有机合成反应、氧化反应等；还可以用于传感器的制备，如气体传感器、生物传感器等。
MOFs材料的研究和应用已经成为当今材料科学领域的热点之一。
未来，MOFs材料的研究和应用将会更加广泛和深入，为人类的生产和生活带来更多的福利。
材料化学中的金属有机骨架材料
材料化学中的金属有机骨架材料金属有机骨架材料（MOFs）是一类具有多孔结构的材料，由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成。
这种材料具有高度可调性和多样性，因此在材料化学领域引起了广泛的关注和研究。
MOFs的独特之处在于其多孔结构，这使得它们具有巨大的比表面积和孔容量。
这些特性使得MOFs在气体吸附、分离和储存等方面具有潜在的应用价值。
例如，MOFs可以用于吸附和储存气体燃料，如氢气和甲烷，从而为可再生能源的储存和利用提供了新的解决方案。
除了气体吸附和储存，MOFs还在催化反应、药物传递和环境污染治理等方面展示出了潜力。
由于其多孔结构和可调性，MOFs可以被设计成具有特定的催化活性和选择性，从而用于催化反应的加速和控制。
此外，MOFs还可以作为药物传递系统，通过控制孔径和表面功能化来实现对药物的控制释放，从而提高药物的疗效和减少副作用。
在环境污染治理方面，MOFs也显示出了潜在的应用前景。
由于其高度可调性和多孔结构，MOFs可以用于吸附和催化降解污染物，如有机物和重金属离子。
这些特性使得MOFs成为处理水和空气中污染物的有效工具，有望解决环境污染带来的严重问题。
然而，尽管MOFs在理论上具有广泛的应用前景，但在实际应用中仍面临一些挑战。
首先，MOFs的合成和制备过程相对复杂，需要严格的反应条件和配体选择，这限制了其大规模制备和工业化应用。
其次，由于MOFs的多孔结构和表面功能化，其稳定性和持久性也成为了一个问题，特别是在湿润环境下。
因此，如何提高MOFs的稳定性和持久性，以及简化其制备过程，是目前MOFs研究的主要方向之一。
为了解决这些问题，研究人员正在开展一系列的研究工作。
首先，他们正在寻找更简单、高效的合成方法，以实现MOFs的大规模制备。
其次，他们正在开发新的配体和金属离子，以提高MOFs的稳定性和持久性。
此外，他们还在探索MOFs的新应用领域，如电子器件和传感器等。
总的来说，金属有机骨架材料是一类具有多孔结构的材料，在材料化学领域具有广泛的应用前景。
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溶剂热法（Solvothermal Synthesis）
FeCl3 + NH2-H2BDC
（乙腈为反应媒介）
在NaOH大量存在的时候，Fe-MIL-88B-NH2结晶
即使NaOH很少，Fe-MIL-88B-NH2也会结晶
Inorganic Chemistry, Vol. 47, No. 17, 2008
展望
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感谢老师和各位同学的聆听 欢迎批评指正！
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
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储气
Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 5042–5046
J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 206–211
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储氢
J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 206–211
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Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 5042–5046
J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 206–211
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催化
材料选取
催化臭氧化
催化剂
O3
·OH
O21O2
催化剂
表面Lewis酸位点（吸附O3） 传质能力（孔隙度）
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传感器
应用原理：分析物与框架内的有 机配体或金属离子之间的相互作 用
Microchim. Acta 2017, 184, 2265
Biosens. Bioelectron. 2016, 86, 432
一般来说，具有固定孔结构和
化学功能的MOF材料可以通过
特殊的表面化学作用，如氢键、
共价键以及电子给体和受体之 强烈的荧光、变色和电化学信号
间的相互作用，与合适的客体 分子结合
Anal. Chem. 2015, 87, 10635−10641
单总击结此与处展添望加文字标题
尽可能多的暴露Fe活性位点
表面LAS多，传质能力好
强烈的荧光、变色和电化 学信号
总结
修饰基团，调节框架 结合电极材料，改善电导率 发展绿色简单MOF材料
自组装形成的具有周期性网络
Fe(III)
Stro
分子传感
电池
催化
气体吸附和分离
生物医药 药物输送 模板材料
农药检测
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Fe-MOF材料的优势
其独特的结构使其呈 现优良的性质及化学 多功能性。
在各种应用中表现良好
与传统相比多孔材料（如沸石） 相比，Fe-MOFs可有效地控制孔 径和内部孔隙环境，进一步促进 客体分子的进入。
在有机溶剂和水中呈现良好的稳定性
Pearson酸 碱理论
Lewis酸 （Fe(III)） Lewis碱（有机配体）
Fe的优势
Fe自然界丰富的含量、Fe的低毒性 使其在各种MOF材料中脱颖而出。
单材击料此的处研添究加背文景字标题
Fe-MOF材料的种类
MIL系列
MOF-n系列
CID系列
PCN系列
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微波辐射加热法（ Microwave Irradition）
原理
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内 迅速升高。
ACS Nano 2017, 11, 4198−4205
铁基金属有机骨架材料(Fe-MOFs)简介
目录
MULU
01 材料的研究背景 02 材料的主要合成方法 03 材料目前的常见应用 04 总结与展望
单材击料此的处研添究加背文景字标题
金属有机骨架（Metal OrganicFe-MOF
MOF Frameworks） 过渡金属离子与有机配体通过
Fe不饱和金属中心（UMCs）：
溶剂热法（Solvothermal Synthesis）
• 反应媒介对于MOFs 结构的形成是最为 重要的。
• 除此以外，初始反 应物以及温度也是 非常关键的因素 。
MIL-88B
Fe-MIL-88B_NH2
•Inorganic Chemistry, Vol. 47, No. 17, 2008 7571
Journal of Hazardous Materials 367 (2019) 456–464
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催化
自由基清除剂
环境因子的影响
· TBA—— OH
BQ——O2-
NaN3、TENP——1O2
Journal of Hazardous Materials 367 (2019) 456–464
溶剂热法（Solvothermal Synthesis）
• 绝大多数的MOFs是通过 溶剂热法合成的 。
• 通常要通过持续几天在 反应釜中加热（100250℃）合成。
• 探索最佳合成条件的参 数对于MOFs的合成是非 常重要的。
Small 2019, 15, 1803088
单主击要此合处成添方加法文字标题