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结论
1. 在配合物合成过程中,通过选择不同几何构型、配位能力的有机 配体和金属离子可以控制合成可预测结构的配合物 2. 配合物骨架中孔隙的大小主要取决于所选择的有机配体的长度和 客体分子的大小。 3. MOFs 吸附材料具有特殊的拓扑结构、规则的内部排列以及特定 形状和尺寸的孔道结构,并表现了其气体吸附分离、气体储存方 面的巨大应用潜力。 4. 而且如何使材料具有更大更开放的孔隙结构; 特定的化学组成在 吸附过程中的作用与吸附性能的关系,尤其是有机羧酸作为一种 常用配体,羧基在配合物气体吸附过程中的作用机理,如何控制 合成具有更高吸附性能的金属- 有机羧酸配位聚合物,还需要进 行更深入的研究。
选择的金属盐、配体溶解在适当的溶剂中,静置使其缓慢自组装生成配 位聚合物晶体。用于配体前体和配位产物溶解性较好,且产物在所选溶 剂中的溶解性较差的情况
(2)扩散法
将金属盐、有机配体按一定比例放入溶剂中或分别放置在拥有共同 界面的不同溶剂中,静置一段时间,即有晶体产生。方法较简便, 条件温和,易得到高质量可用于结构分析的单晶,但耗时较长,对 反应物溶解性要求高。
Thanks
(3)水热、溶剂热法
在密闭体系中,在一定温度和压强下通过溶剂中物质的化 学反应进行的合成。反应通常是在内衬有聚四氟乙烯的不 锈钢反应釜中进行。常用的溶剂有醇类甲醇、乙醇、异丙 醇、乙二醇等) 、氨、胺类( 如DMF、DEF、乙二胺、三乙胺) 和吡啶等。
影响配位化合物的因素
决定因素: 有机配体的几何构型、配位能力和金属离子的配位构型
文献
[1]王寿峰,于松杰,夏春谷,等. 锰配合物催化1,3-丁 二烯环氧化合成环氧丁烯[J].分子催化,2011,25( 2) : 105-108. [2]Eddaoudi M,Kim J,Rosi N,et al. Systematic design ofpore size and functionality in isoretieular MOFs and their applieation inmethane storage[J]. Science,2002, 295( 18) : 469-472 [3]Kitagawa S,Kitaura R,Noro S. Functionalporous coordinationpolymers[J]. Angew Chem Int Ed, 2004, 43( 18) : 2334-2375. [4]Dybtsev D N,Chun H,Yoon S H,et a1. Microporous manganese formate: a simple metal-organic porous material with high framework stability and highly selective gas sorption proporties[J]. J Am Chem Soc., 2004, 126: 32-33.
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金属有机骨架配合物
概念
类型
合成方法
应用
概念
金属有机骨架配合物: 结点+联接桥(节点为金属离子,联接桥为 配体) 金属离子的配位构型和配体的几何构型对于 所形成的多孔配位聚合物的结构和性能能起 决定性的作用。
有机配体
有机配体:羧酸类、氨类、吡啶类、醇类、 腈类 常见中性配体:含氮杂环类化合物 常见配体:对苯二甲酸、均三苯乙酸、吡啶 羧酸、草酸
MOFs吸附材料的应用
多孔金属有机骨架吸附材料优点: 具有三维的孔道结构,有高比表面积、大孔径,可以应用于分子 吸附、离子交换、不对称催化、光电磁性材料等领域
王寿峰等[1]合成了N,N'- dimethyl - N,N'- bis( 2 - pyridylmethyl) ethane-1,2 -diamine( mep) 及其相应的锰配合物 锰配合物用于1,3-丁二烯的环氧化反应,高选择性的合 成单环氧化合物环氧丁烯,考察了各因素对反应的影响,在优化的条件下能达到90%左右的收 率和大于99% 的选择性。 Eddaoudi M 等[2]报道了一系列互穿IRMOFs材料。互穿IRMOFs材料等一系列具有不同孔径 ( 3. 8 ~ 28. 8 A) 的配位聚合物,经过甲烷吸附测试得出具有互穿结构的IRMOFs 材料中甲烷 的吸附量远大于所对应的无互穿结构材料的吸附量。 Kitagawa S 等[3]合成的新型MOF 材料PCN-14甲烷吸附量测试显示,在290 K 和3. 5 MPa 下,吸附甲烷的量为230 v /v,对甲烷的吸附有很大的突破。 Dybtsev D N 等[4]合成了甲酸锰配合物,该配合物比表面积不是很大,但对氮气、氢气、 二氧化碳、甲烷、氩气等具有选择性吸附。对氮气、甲烷、氩气的吸附能力较弱,但对氢气 和二氧化碳的吸附能力最强,该配合物可作为一种选择性分子筛,具重要的工业应用价值。
制备方法
直接合成法: 即金属盐溶液和配体在水溶液或有机溶剂如DMF、 DEF 、甲醇、乙醇等,通过溶液挥发法、扩散法、 水热法、溶剂热法等方法反应得到微孔被溶剂客体 分子占据的多孔配位配合物,再经过预处理,即用 低沸点的有机溶剂如氯仿洗涤后,加热真空抽干即 可获得多孔材料。
合成多空配位化合物:
(1)溶液挥发法
配体所含的给电子原子的不同对金属离子有不同的倾向性; 配体 中所含官能团不同可以使配合物表现出不同的性质; 配体的尺寸 可直接决定配合物孔隙的大小。
其他因素: 阴离子,溶剂,金属离子与配体的比例,模板剂,溶液的pH 值
溶剂分子的极性越强,则会阻碍配合物形成高维骨架结构,而溶剂分子极性越 弱,则有利于形成高维骨架结构。 低温条件下金属离子和有机配体难以配位,室温下易形成单齿型一维配合物, 而高温水热条件下则是以形成多齿型高维配合物为主,由于分子间作用力的 影响,温度过高时会破坏骨架结构。 反应溶液的PH 值不同,配体的去质子化程度不同,其配位模式也就不同, 生成的MOFS材料的骨架结构也不同。