多孔材料的合成化学
反应合成Ni—Al金属间化合物多孔材料的研究
关键词 ： 自蔓燃 高温合 成 ； — 金 属 间化合 物 ； Ｎｉ Ａ１ 多孔材料 中图分 类号 ： Ｇ １ ３ １ Ｔ １．２ 文献标 志码 ： Ａ
集 ， ０ ４年 ５月． ２０
Ａ１ 一１ １ ２ １ ｐ 值 一 ８ ５ ９ ０时 ， 时 合 成 抖 ／～ ／ ，Ｈ ．～ ． 即
Ｌ ＤＨ 处理 含 Ｃ 抖 电镀 废水 的去 除率 可 以达 到 ９ ｏ ６
以上 ， 什利 用率 在 ９ 以上 ， 利用率 在 ８ Ａｌ ８ Ｍｇ Ｏ
分 光 光 度 法 测定 饮 用 水 中 铝 ［］ 环 境 与 健 康 杂 志 ， ０ ０ １ Ｊ． ２０ ，７
（ ）２ ４２ ５ ４ ：３—３ ．
［１ １ ］陈天 虎 ， 有 亮 ， ｕ Ｈｕｆ ｇ 等 ． 状 双 氢 氧 化 物 即 时 冯学 ，０ ４ ２ （） ９—８ ｒＶ） Ｊ． ２ ０ ，５２ ：４９． ［２ １ ］陈 天 虎 ， 书 传 ， 有 亮 ， ． 状 双 氢 氧 化 物 即 时合 成 彭 冯 等 层 处 理 含 磷 废 水 ． 九 届 海 峡 两 岸 环 境 保 护 学 术 交 流 会 论 文 第
性， 则水 中以络合 阴 离子 形 式 存 在 的重 金 属 离 子 可
进 入 层 板 平 衡 电荷 ， 到 去 除 目 的ｍ 达 。
Ｉ ］陈 涛 ， 明 华 ， 岚 ， ． 铬 水 滑 石 的 合 成 及 表 征 Ｅ］ － ６ 周 王 等 锌 Ｊ．
４ 结 语
１ ）可 以通过 即时合 成 Ｌ ＤＨ 的方 法来 处理 电镀
应 热 的 自加 热和 自传导 作用 来合 成材料 的一 种新技 术嘲 ， 技术具 有耗 能少 ， 该 无须外 部 热源 ，设备 和工
ZnMn2O4_多孔微球作为水系锌离子电池正极材料的合成及其电化学性能
第52卷第8期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 8 2023年8月 Liaoning Chemical Industry August，2023收稿日期： 2022-08-10ZnMn 2O 4多孔微球作为水系锌离子电池 正极材料的合成及其电化学性能卢彦虎，刘晨阳，马雷（沈阳化工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142）摘 要： 采用水热法制备了ZnMn 2O 4水系锌离子电池正极材料，并采用X 射线衍射、X 射线光电子能谱、扫描电镜和电化学工作站等手段对材料进行了表征。
结果表明：水热温度对ZnMn 2O 4正极材料的形貌和电学性能均有较大影响。
当水热温度为160 ℃时，ZnMn 2O 4为尖晶石型多孔状球体，在 1 mA ·g -1的电流密度下获得了155 mAh ·g -1的比容量，良好的电化学性能表现主要得益于其多孔结构。
关 键 词：锌电池； 正极材料； ZMO 多孔微球； 电化学性能中图分类号：TM911 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）08-1122-04尖晶石型锌锰氧化物ZnMn 2O 4（ZMO）材料具有安全性好、成本低、环保等优点[1-3]，在数据存储、生物技术、光催化剂、气敏元件、电池电极材料等领域得到了广泛的研究[4-5]。
目前，尖晶石结构的氧化物（如LiMn 2O 4、LiCo 2O 4）已经在LIBs 中被成功应用并且商业化[6-7]。
因此借鉴这一成功经验，ZMO 电极材料在水系锌离子中的应用成为当下研究的 热点[8-9]。
先前的尖晶石材料多采用高温固相反应法合成，大多是采用研磨氧化物、含碳酸根的盐类化合物的混合物，并进行高温热处理以获得所需材料。
制备温度较高，晶体形貌较难控制[10]。
现在多采用温和的化学方法进行合成，例如溶胶-凝胶法[11]。
WU[12]等通过聚乙烯醇吡咯烷酮分散的溶剂热碳为模板制备的ZMO 材料，在100 mA ·g -1的条件下比容量可达106.5 mAh ·g -1。
多孔聚苯醚的合成及气体储存
Ｔ Ｍ 照片 由 ＡＧ ｔｎ７ ４Ｃ Ｄ相 机记 录 ．氮气 吸附 曲线及 孔径 分 布 曲线 使用 美 国 Ｍｉ ｏ ｒｉｓ 司 的 Ｅ ａａ ９ Ｃ ｃ ｍｅｉｃ 公 ｒ ｔ Ｔｉｔ ００型 吸附仪 测试 ， 品 质量 为 ５ ｇ 测 试前 使用 分 子泵 于 １０ｏ ｒ ａ ｎ ３２ Ｓｒ 样 ５ｍ ， ８ Ｃ真空 处理 １ ，吸 附的 ０ｈ 氮气 纯度 为 ９ ．９ ％ ； ９ ９９ 低压 下 Ｈ２ Ｏ 和 Ｃ 的吸 附量 使用 美 国 Ｍｉｏ ｅｉｃ 公 司 的 Ｔｉｔ １３２ ，Ｃ ： Ｈ ｃ ｍ ｒｉ ｒ ｔｓ ｒ ａ １ ００ Ｓｒ 型 吸附仪 测试 ， 试用 气体 为超 高 纯级 （９ ９９ ） Ｈ ， Ｏ 测 ９ ．９ ％ 的 ： Ｃ 和 Ｃ Ｈ．
Ｆ ｇ １ ”Ｃ ＣＰ Ｍ ＡＳ ＮＭ Ｒ ｐ ｃｒ ｍ ｆＪ ｉ． ／ ｓ ｅ ｔｕ ｏ ＵＣ－ ６ Ｚ
２ ５ １６
高 等 学 校 化 学 学 报
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３ 结
论
通过 厄尔 曼缩合 反应 合成 了共 价键 连接 的多孔 聚苯 醚 Ｊ Ｃｚ ，并 通过 ＭＡ ＭＲ， Ｘ Ｄ和 Ｔ Ｍ Ｕ —６ ＳＮ ＰＲ Ｅ 研究 了其 结构 、 稳定 性 和吸 附性 质 ．结果 表 明 ，Ｊ ＣＺ 热 Ｕ －６具 有 三维 ｄａｃ ｉ ５拓扑 骨架 结 构 、统 一 尺寸 的 — 微孔 （．６ｎ 和 高 比表面 积 （ 唧 ＝ ９ ｇ ， 能够 稳定 存在 至 ２４ｏ １３ ｍ） Ｓ １ １ｍ ／ ） 并 １ Ｃ．它能 够 吸 附温 室气 体 ， 存 储 清洁 能源 ， 成本 较低 ， 且 在解 决 由于温 室气 体污染 造成 的环 境 问题 上具 有潜 在应 用价值 ．
第7章分子筛及其多孔材料化学
（2）表面结构性质 ）表面结构性质 ① 表面具有规则的孔道结构 规则的孔道结构，孔径分布很窄，孔径大小 规则的孔道结构 位于多数分子的尺寸范围之内（5-12Å）； ② 表面积和吸附容量高 表面积和吸附容量高； 如：X型沸石表面积可达800m2/g（BET氮气吸附法）， 水吸附量高达30%（质量分数）。 ③ 孔腔内可以有较强的电场存在；
5
1.1.3 多孔无机材料制备方法 （1）沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出来生成有孔材料； （2）水热晶化法，如沸石的制备； （3）热分解方法，通过加热除去可挥发组分生成多孔材料 （4）有选择性的溶解掉部分组分； （5）在制造形体（薄膜、片、球块等）过程中生成多孔 （二次孔）。
6
1.2 沸石和分子筛
15
②杂原子分子筛、介孔及大孔分子筛 杂原子分子筛、 1971年，开始有序介孔材料的合成； 20 纪80 年代美国联合碳化物公司开发出磷酸铝(AlPO-n) 类分子筛； 1988年，Mark Davis等合成出了具有十八元环孔道的磷 酸铝VPI-5，沸石分子筛结构中最大结构单元十二元环保持 了180年之后终被突破，开始超大孔分子筛的合成。 1992年，Mobil使用表面活性剂作为模板剂，合成了 M41S系列介孔材料，介孔材料的合成真正开始。
12
1.2.2 沸石和分子筛的发展历史 （1）天然沸石 1756年，瑞典矿物学家克朗斯特德命名沸石。 1950s后期，日本、北美等地相继发现大规模的沉积沸石矿床， 之后世界上有40多个国家相继报道发现沸石矿床或矿点 1972～2000年，我国先后在浙江、山东、河南、河北、辽宁 等地区找到天然沸石矿床和矿点，可利用储量达40×109t，年 开采量8×106t 。
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（2）沸石分子筛的研究 ） 19世纪中期模仿天然沸石的地质生成条件，高压 （10MPa）、高温（200℃）； 1925年，Weigel和Steinhoff研究发现，脱水沸石有吸附小 的有机分子，使其与大有机分子分离的能力。 1932年，Mc Bain论述这种现象时称之为“分子筛”。 1930s～1940s：研究菱沸石和丝光沸石脱水、吸附和离子 交换性质，主要在美国Barter和日本Sameshima的实验室进行
MOF衍生的多壁碳纳米管复合的纳米多孔碳材料的合成及其电化学性能
第 48 卷 第 4 期2019 年 4 月Vol.48 No.4Apr. 2019化工技术与开发Technology & Development of Chemical IndustryMOF 衍生的多壁碳纳米管复合的纳米多孔碳材料的合成及其电化学性能徐乐琼（温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325000）摘 要：本文以硝酸锌和硝酸镍为金属盐，2-甲基咪唑为配体，采用水热法制备得到ZIF-8/Ni，再在CVD管式炉中催化多壁碳纳米管生长，最终得到ZIF-8/Ni-CNT复合材料。
采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射分析仪（XRD）对材料的表面形貌和结构进行了表征，采用电化学工作站对材料的电化学性能进行了测试。
关键词：金属有机框架；多壁碳纳米管；纳米多孔碳材料；析氢反应中图分类号：TB 383 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2019)04-0012-04收稿日期：2019-01-04氢气是一种清洁和可再生的能源，作为传统化石燃料的极具吸引力的替代品，科学家们对其进行了深入研究。
电化学析氢反应（HER）是一种有效产生氢气的方法[1-2]，其中催化剂起了主导性的作用。
贵重的Pt 基纳米材料被认为是最有效的析氢反应电催化剂[3-4]，具有低过电位、小Tafel 斜率等优点，但它们的稀缺性和高成本严重阻碍了大规模工业化生产。
正是这些局限性，才使得其他具有高催化活性的廉价的HER 电催化剂得到了深入的研究和开发[5-6]。
多孔碳材料是制备功能材料的理想载体，具备非常多的优秀特性，如大的比表面积、均一的孔道结构、刚性的框架、优良的化学性质及良好的热稳定性等，因此在吸附、催化及电化学等领域具有广泛的应用[7]。
近年来，伴随金属有机框架材料的研究热潮，多孔碳材料应用于电化学催化的报道也越来越多。
Zhao 等[8]以ZIF-67为前驱体，合成了一种由ZIF67@ZIF8衍生的纳米钴包覆在核壳层的多孔碳材料，可作为一种高效的析氧电催化剂。
无机化学在新材料合成中的应用
无机化学在新材料合成中的应用摘要：无机化学作为化学学科的重要分支之一，广泛应用于新材料的合成和研究领域。
本文将重点介绍无机化学在新材料合成中的应用，包括金属有机框架材料、多孔材料和光电材料等方面。
1. 引言新材料的合成与研究对于各个领域的发展具有重要意义。
无机化学作为一门基础学科，为新材料的合成提供了丰富的理论和实验基础。
本文将介绍无机化学在新材料合成中的三个主要应用领域，即金属有机框架材料、多孔材料和光电材料。
2. 金属有机框架材料金属有机框架材料（MOFs）由金属离子和有机配体组成的晶体结构，具有大比表面积、可调控的孔隙结构和多样的性质。
无机化学在MOFs的合成中发挥重要作用。
首先，选择合适的金属离子和有机配体是合成高性能MOFs的关键。
无机化学家通过对金属离子的选择和配体的修饰，实现了MOFs材料的结构和性质调控。
其次，无机化学在MOFs的结晶过程中发挥了重要作用。
通过调节反应条件和合理设计合成方案，可以控制MOFs的形貌和晶体结构，进而调控其表面积和孔隙结构。
此外，无机化学还为MOFs的功能化合成提供了支持。
利用无机化学的知识，研究人员可以向MOFs中引入功能基团，从而赋予其特殊的性能，如吸附分离、储能和催化等。
因此，无机化学在金属有机框架材料合成中发挥了重要作用。
3. 多孔材料多孔材料是指由具有规则或不规则孔道的固体构成的材料。
无机化学主要应用于多孔材料的合成和性能调控。
首先，通过选择合适的合成方法和反应条件，无机化学可以合成具有不同孔隙大小和形状的多孔材料。
其次，无机化学可以通过适当的掺杂和表面修饰来调控多孔材料的吸附和分离性能。
例如，在气体吸附材料中，无机化学家可以通过改变材料的成分和结构来增强其气体吸附能力。
最后，无机化学还可以通过合成新型多孔材料来拓展其应用领域。
例如，金属-有机骨架材料（MOFs）和共价有机骨架材料（COFs）等新型多孔材料的合成与研究成为无机化学的热点方向。
多孔碳材料制备与应用
摘要离子液体因为具有绿色环保、不易挥发、稳定性高以及结构设计性强等特点,最几年在合成碳材料中的应用引起了人们的广泛关注[1]。
且因多孔碳材料质量轻,法及其相关表征.稳定性好，耐高温,耐酸碱,无毒性,吸附性好等优点而在多领域中被广泛应用.本文主要介绍的是以PEI(聚醚酰亚胺Polyetherimide）为原料制备离子液体前驱体并制得碳材料的方法。
首先通过向原材料PEI中加入溴乙腈（BrCH2CN）制备离子液体前驱体，向得到的离子液体前驱体中加入二氰胺银[AgN(CN)2]进行阴离子交换反应，最后通过活化法得到多孔碳材料。
这种方法的最大优点是有较高的碳产率。
关键词：离子液体、阴离子交换法、多孔碳材料AbstractIn recent years，the application of ionic liquid in the synthesis of carbon materials has aroused extensive attention because of its features， such as green， less volatile, high stability and structural design of characters。
And because the porous carbon material with light weight, good stability， high temperature resistance， acid and alkali resistant， non—toxic and good adsorption, it has been used in many fields. This paper mainly introduces the PEI （Polyetherimide） prepared for ionic liquid precursors, methods of carbon materials and related characterization. First by PEI of raw materials to join bromoacetonitrile (BrCH2CN) of ionic liquid precursor preparation, obtained by ionic liquid precursor to join dicyanamide silver [AgN （CN) 2］ by anion exchange reaction, the activation method of porous carbon materials。
沸石
ZSM沸石家族：已超过50种结构，其中最重要
的是ZSM-5，ZSM-11，ZSM-8， ZSM-48，
重复排列，形成分子筛的晶体结构.
设想在一个正方体每个顶角 处放一个β-笼，并以立方体 笼相连，其中又会新产生一
个 α -笼. 这就是A型分子筛
的骨架结构.
A型分子筛
立方体笼
笼
笼
A型分子筛
4.1.3 常见沸石的骨架结构：
• 1. A型沸石(LTA): 理想晶胞组成：Na96 [Al96 Si96 O384] 216 H2O 基本组成单元：含192个正四面体，相当于8个笼，分 别位于立方体的顶点上，以四元环通过TOT键相互联结， 围成一个26面体笼，即笼 孔道：互相垂直的三维孔道体系，主孔道为八元环，直 径约0.42nm，笼的最大直径为1.14nm
通常为 100℃和自生压力），成功地合成出了一系列低硅铝 比与中硅铝比（Si/Al＝2.5）沸石：A型、X型、L型和Y型
沸石以及丝光沸石等。
这一类分子筛具有较高的离子交换性能，优良的亲水
性和酸性，因而被应用于离子交换、吸附等领域。这一类沸
石分子筛通常被称为第一代分子筛。
二十世纪六十年代，美国Mobil 公司的科学家们开始将 有机胺及季胺盐引入沸石分子筛的水热合成体系，开创了模 板法合成沸石分子筛的新路线，合成出了一批高硅铝比沸石， 以ZSM－n系列沸石分子筛为代表。
1988年Davis成功合成了具有十八元环的VIP-5分子筛
20世纪90年代Estermann和徐如人分别报道了两种新的
具有二十元环的超大孔Cloverite和JDF-20分子筛 1992年Kresge用表面活性剂合成了一系列全新的MCM
介孔分子筛
• 沸石分子筛的分类及代号 代号只是晶体结晶体系的一种称号 Table: The classification and designation for the zeolites
分子筛与多孔材料化学6
图 6-5 饱和的 TMAXS 溶液（χ＝0.6~20）中的硅酸根离子聚合态的分布
离子的聚合态进行了研究，发现这种体系中 TMA = 0. 6 ~ 20 的浓溶液中有大量双四环状的八
SiO2
TMA 聚硅酸根离子[Si8 O20 ]8-存在。当 SiO = 1 ~ 3 时[Si8 O20 ]8-含量甚至可达 60~80%，见图 6-6
2
与表 6-3，这与 Na ，K 体系的情况是大不相同的。当该体系中的 SiO 2 浓度减小时，单 硅酸根离子的量逐渐增多， 而双四环的八聚硅酸根离子浓度也逐渐减小。 其结果如表 6-3 与图 6-6 所示。
表 6-3 （TMS 与 NMR 两种方法的比较）TMAS 溶液硅酸根离子的聚合状态
TMAS 溶液 (mol/l) NMR 0.1 0.34 0.75 1.0 1.25 2.47 TMA20 Si TMA4 Si TMA1 Si TMA1 Si TMA1 Si TMA0.8 Si 50 27 7 5 2 <1 SiO4 4TMS 51 29 10 9 5 1 Si 8O208NMR 45 66 19 42 50 18 TMS 41 53 19 36 48 26
4
图 6-4 根据 Si29-NRM 图谱分析得到的硅酸钾溶液（0.63M ，K:Si=1.5:1.0）中多硅酸根 离子存在状态及基分布丰度
其次，上述结果说明，硅酸钾溶液中的硅酸根离子的存在状态与同浓度的硅酸钠溶 液中的硅酸根离子的存在状态相差不大，只是在量方面有些差别。 3. 有机碱硅酸盐的液相结构 在沸石合成过程中，当有机碱存在时便可以得到多种高硅沸石。这些沸石随着硅铝 比的增大而显示出不同的性能。为什么在有机胺的存在下就能合成出高硅铝比的沸石？ 有机胺对该体系中硅酸根离子的存在状态又有什么影响？这些问题激起人们的广泛兴 趣。近年来，许多化学工作者对四烷基铵硅酸盐（四甲基铵硅酸盐（TMAS ） ，四乙基铵 硅酸盐（TEAS ） ，四丙基铵硅酸盐（TPAS） ，四丁基铵硅酸盐（TBAS ） ）的水溶液进行 了研究，并从中发现了一些规律性的结果。 （i）四甲基铵硅酸盐（TMAS ）水溶液的研究 Hoebbel Von D 等人[4,5]用 29 Si-NMR 方法和 TMS-GC 方法对 TMAS 水溶液中硅酸根
分子筛与多孔材料化学10
图 10-1 沸石中金属簇的大小及位置（选自文献[3]） 。金属簇类型描述请参见正文
2
10.1.2. 金属簇的制备方法
在沸石孔道中制备金属簇的方法大致可分为两类。一类是将金属直接蒸发沉积到沸石分子筛 孔道之中，另一类是将含金属的前驱体装载到沸石孔道中，然后再通过分解或还原的手段在沸石 孔道中析出金属簇[3]。根据具体的制备手段的不同，这两类方法又可以分为如下几种： (1) 金属盐浸渍（impregnation）及还原 该方法是将金属盐制成溶液，然后将沸石与溶液混合并使它们充分接触。这时，金属盐会渗透 到沸石孔道之中。浸渍后的沸石固体经干燥，灼烧并在氢气中还原即可获得处于沸石孔道中的金 属簇。所采用的金属盐多为氯化物，硝酸盐或羧酸盐。浸渍法一般适用于以下几种情况：(a) 沸石 本身没有离子交换能力或离子交换能力比较弱；(b)需负载的金属只能以阴离子形式存在而不能通 过离子交换的方式进入沸石孔道（如 Mo 的装载） ；(c) 避免质子酸产生的金属簇装载，因为离子交 换后的氢气还原往往会在沸石孔道中产生质子酸。有时，浸渍法还可以与离子交换法结合起来， 这样往往会降低还原的温度，使得金属簇的形成更为容易。 (2) 零价金属化合物的吸附和分解 金属有机化合物以及金属羰基化合物中的金属可以看作是零价态的。 这些化合物可以通过汽相 沉积或通过溶液直接吸附的手段引入沸石孔道之中。在引入孔道之后，这些处于孔道中的前驱体 化合物可以通过加热或其它物理化学手段使之分解，进而金属簇得以沉积在沸石孔道之中。这种 方法对所采用的前驱体有一定的要求，即：分子的大小不能大于沸石的孔径以免扩散不能实现； 它们应具有一定的蒸气压以使挥发得以顺利进行；它们在分解过程中不能产生易于扩散到沸石孔 道之外的中间过渡体；有机配体不能分解成易于沉积的物质以免阻塞沸石的孔道。 (3) 金属蒸气制备法 对于一些蒸气压比较高的金属，可以通过直接蒸发的方法将金属簇装载到沸石的孔道之中。 Rabo 等首先报道了将精心脱水的沸石在真空中与钠蒸气接触制备中性或离子型的金属钠簇。实际 上，除了金属本身外，一些化合物如叠氮钠（NaN3）等亦可以作为金属蒸气源。图 10-2 是利用蒸 气法制备沸石分子筛包合金属簇的装置[4]。 该装置由抽真空系统， 阀门和接口以及反应管等部件构 成。为了测试方便，在反应管的尾部还接了 ESR 实验样品管以及中子衍射实验样品管。制备的样 品可以很方便地封装在这些实验样品管中进行进一步的测试。
多孔MOFs材料的合成及性能研究
多孔MOFs材料的合成及性能研究一、本文概述金属有机框架（MOFs）材料作为一种新型多孔材料，因其独特的结构和性能，近年来在材料科学领域引起了广泛关注。
MOFs材料由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键连接而成，具有高度可定制性、高比表面积和良好的孔道结构。
这些特性使得MOFs材料在气体存储与分离、催化、传感、药物输送等领域展现出巨大的应用潜力。
本文旨在探讨多孔MOFs材料的合成方法、性能表征以及潜在应用，以期为MOFs材料的研究与应用提供有益的参考。
在合成方面，本文详细介绍了多种制备多孔MOFs材料的方法，包括溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等。
这些方法各有特点，可根据具体需求选择合适的合成策略。
本文还重点讨论了合成条件对MOFs材料结构和性能的影响，为优化合成工艺提供了指导。
在性能研究方面，本文系统地评价了多孔MOFs材料的物理和化学性质，如比表面积、孔径分布、热稳定性、化学稳定性等。
通过气体吸附实验、催化实验等手段，深入探讨了MOFs材料在气体存储与分离、催化反应中的应用性能。
这些实验结果不仅有助于理解MOFs材料的性能特点，也为后续的应用研究提供了有力支持。
本文旨在全面介绍多孔MOFs材料的合成方法、性能表征及潜在应用，以期推动MOFs材料在各个领域的研究与发展。
通过不断优化合成工艺和提高材料性能，我们有望将MOFs材料应用于更多领域，为人类社会的发展做出贡献。
二、多孔MOFs材料的合成方法多孔金属有机框架（MOFs）材料的合成是一个复杂且精细的过程，它涉及到对金属离子或团簇与有机配体之间相互作用的精确控制。
MOFs 的合成方法多种多样，常见的包括溶液法、扩散法、微波法、机械化学法等。
溶液法：溶液法是最常用的MOFs合成方法，它通过在溶剂中混合金属盐和有机配体，然后调节pH值、温度和反应时间等因素，使金属离子与有机配体在溶液中自组装形成MOFs。
这种方法简单易行，适用于大规模制备MOFs。
分子筛与多孔材料化学5
第五章微孔化合物的合成化学（下篇）──特殊类型、结构与聚集态微孔化合物在上章中比较详细的介绍了微孔晶体合成化学中的基本合成路线与方法以及主要的合成规律，并且作为实例比较具体地介绍了若干种重要分子筛与微孔化合物的合成问题，使读者们对分子筛与微孔化合物的合成化学有了一个比较基本的认识，以此作为介绍其合成化学的的上篇。
作为合成化学的下篇，在本章中，将以具有特殊类型，特殊结构以及特殊聚集态的微孔化合物为对象，在上篇的基础上更深入与广泛一些的来介绍它们的合成化学问题。
所谓特殊类型主要是指异于沸石与磷酸铝型微孔化合物而言，诸如M(Ⅲ)X(Ⅴ)O4型过渡金属元素磷酸盐型﹑硼铝酸盐型﹑微孔氧化物型﹑硫化物型﹑硒化物以至含卤素化物型等等。
所谓具有特殊结构的微孔化合物，主要是指不同于一般（4，2）联结三维开放骨架的分子筛与微孔晶体。
在本章中择其重要的将介绍具有超大微孔（Extra-large-Micropore）结构、具有交叉孔道结构、层柱型微孔结构与微孔手性结构等四类微孔化合物与材料的合成化学问题。
最后在本章中将比较详细的介绍下列几类具有特殊聚集态的微孔化合物与其相关材料的合成化学问题。
其中主要的有微孔化合物的单晶与完美晶体（Perfect Crystal），纳米晶与超细微粒，分子筛膜以及具有特种晶貌与多级孔道结构的微孔化合物。
上述内容的介绍与讨论不仅能使读者更深入广泛的了解微孔合化物的合成化学问题，且能使广大读者跟上本学科的发展前沿，更好的理解多孔物质合成化学的诸多最前沿的研究与发展方向。
第一节特殊类型与结构微孔化合物的合成化学5．1．1．M(Ⅲ)X(Ⅴ)O4型微孔化合物家族[1]除去大量AlPO4-n型微孔化合物外，第Ⅲ与第Ⅴ主族其它元素间诸如Al，Ga，In 与P，As间也可以通过水热晶化反应生成M(Ⅲ)X(Ⅴ)O4型的微孔化合物。
1985年Parise 合成了第一个具有微孔结构的开放骨架磷酸镓[2]，1986吉林大学徐如人（Xu, R.R.）与冯守华（Feng, S.H.）用水热法与溶剂热法[3][4]系统合成与开拓了具有开放骨架结构的十二种的磷酸镓GaPO4-Cn（C：中国，n=1~12）。
新型多孔碳材料的合成与应用研究
新型多孔碳材料的合成与应用研究多孔碳材料是一种具有高度发达孔隙结构的新型材料，由于其独特的物理、化学和机械性质，被广泛应用于能源、环保、催化等领域。
近年来，随着科技的不断进步，新型多孔碳材料的合成与应用研究取得了重大突破。
新型多孔碳材料的合成方法主要有模板法、气相沉积法、碳化或裂解法等。
其中，模板法是最常用的方法之一，它通过使用具有特定形貌和尺寸的模板，合成具有特定孔隙结构和性质的碳材料。
气相沉积法则是在碳源气体存在下，通过化学反应或物理沉积制备碳材料。
碳化或裂解法则利用有机物作为前驱体，通过碳化或裂解反应制备多孔碳材料。
多孔碳材料的应用领域非常广泛。
在能源领域，多孔碳材料可以作为电池的电极材料，提高电池的能量密度和充放电性能。
在环保领域，多孔碳材料具有优异的吸附性能，可用于水处理、空气净化等方面。
在催化领域，多孔碳材料可以作为催化剂载体，提高催化剂的分散度和活性。
多孔碳材料还可以应用于超级电容器、传感器、生物医学等领域。
在新型多孔碳材料的合成与应用研究中，纳米碳球是一种备受的多孔碳材料。
纳米碳球具有高度球形对称的结构、高比表面积和良好的电化学性能，被广泛应用于二次电池、超级电容器等领域。
近期，科研人员通过采用不同的合成方法，制备出一种新型纳米碳球材料，该材料具有优异的电化学性能和循环稳定性，有望为二次电池领域带来新的突破。
新型多孔碳材料的合成与应用研究为材料科学领域带来了巨大的机遇和挑战。
通过不断探索新的合成方法和应用领域，有望为多孔碳材料的发展和应用提供更加广阔的前景。
新型碳基介孔材料是一种具有特殊结构和优异性能的材料，其在分子识别、气体存储、光电催化等领域具有广泛的应用前景。
近年来，随着纳米科技和材料科学的不断发展，新型碳基介孔材料的控制合成及应用已成为了科研人员的热点。
新型碳基介孔材料的制备方法主要包括模板法、硬模板法、软模板法等。
这些方法中，模板法是最常用的制备方法之一，其主要是通过选择合适的模板剂和碳源，控制合成出具有特定结构和尺寸的碳基介孔材料。
矿石介孔材料与多孔材料制备
自组装法的缺点：需要精确 控制反应条件，否则容易产
生杂质
自组装法的应用：在矿石介孔 材料制备中，自组装法常用于 制备有序介孔材料，如硅基、
碳基等材料。
无模板法
原理：利用化学 反应生成介孔结
构
缺点：难以控制 孔径和孔隙率
优点：操作简单， 成本低
应用：制备介孔 材料，如二氧化
硅、氧化铝等
Part Four
绿色环保的制备方法与可持续发展
绿色环保的制备方法：采用无污染、低能耗的制备方法，减少对环境的影 响
可持续发展：提高矿石介孔材料与多孔材料的回收利用率，降低生产成本
技术创新：研发新型制备方法，提高矿石介孔材料与多孔材料的性能和稳 定性
市场需求：随着环保意识的提高，绿色环保的制备方法与可持续发展将成 为未来发展的趋势
介孔材料可以控制催化剂 的粒径和形貌，提高催化
性能
介孔材料可以调节催化剂 的表面性质，提高催化活
性和选择性
Part Six
矿石介孔材料与多 孔材料的未来发展
新型矿石介孔材料的开发与合成
开发新型矿石介孔材料，提高其性能和稳定性 研究新型合成方法，降低生产成本和能耗 开发新型应用领域，如环保、能源、生物医药等 研究新型功能化技术，提高材料的功能性和附加值 研究新型复合材料，提高材料的综合性能和应用范围
附性能
介孔材料可以改善多孔 材料的机械性能和热稳
定性
介孔材料可以调节多 孔材料的孔径和孔隙 分布，从而提高选择
性吸附性能
介孔材料可以增强多 孔材料的催化性能， 提高反应速率和选择
性
介孔材料在多孔催化材料制备中的应用
介孔材料作为载体，可以 提高催化剂的活性和稳定
性
介孔材料可以提供更多的 活性位点，提高催化效率
多孔碳材料的制备
多孔碳材料的制备一、本文概述多孔碳材料是一种具有丰富孔隙结构和优异性能的新型碳素材料，因其在能源、环境、催化等多个领域中的广泛应用而备受关注。
本文旨在全面概述多孔碳材料的制备方法，包括物理法、化学法以及模板法等，并深入探讨各种制备方法的优缺点，以及多孔碳材料在不同领域的应用现状和发展前景。
通过本文的阐述，读者可以更加深入地了解多孔碳材料的制备技术和应用领域，为多孔碳材料的进一步研究和应用提供有价值的参考。
二、多孔碳材料的制备原理多孔碳材料的制备主要基于碳前驱体的热解或碳化过程，以及后续的活化处理。
制备原理主要涉及碳源的选择、热解或碳化过程、活化方法以及孔结构的调控等方面。
碳源的选择是多孔碳材料制备的关键。
常见的碳源包括天然生物质（如木材、椰子壳、动物骨骼等）、合成高分子（如酚醛树脂、聚丙烯腈等）以及碳纳米材料（如石墨烯、碳纳米管等）。
这些碳源在热解或碳化过程中，能够形成碳骨架，为多孔结构的形成提供基础。
热解或碳化过程是多孔碳材料制备的核心步骤。
在热解过程中，碳源中的有机物在缺氧或低氧环境下发生热分解，生成碳和水、二氧化碳等小分子。
碳化过程则是在更高温度下，进一步去除碳中的杂质，提高碳的纯度。
这两个过程都能够形成多孔结构，其中孔的大小和分布取决于碳源的种类、热解或碳化温度以及气氛等因素。
活化处理是多孔碳材料制备过程中的重要环节。
活化方法主要包括物理活化和化学活化。
物理活化通常使用二氧化碳或水蒸气作为活化剂，在高温下与碳发生反应，刻蚀碳表面，形成多孔结构。
化学活化则使用酸、碱或盐等化学试剂，与碳源在较低温度下发生反应，生成多孔碳材料。
活化处理能够有效地调控多孔碳材料的孔结构和比表面积，提高其吸附性能和电化学性能。
孔结构的调控是多孔碳材料制备过程中的关键技术。
通过调整碳源、热解或碳化条件、活化方法等因素，可以实现对多孔碳材料孔结构的有效调控。
例如，改变碳源的种类和粒径可以影响孔的大小和分布；调整热解或碳化温度可以改变孔的形貌和连通性；选择不同的活化剂和活化条件可以调控孔的数量和比表面积等。
多孔材料化学 从无机微孔化合物到金属有机多孔骨架
本文主要从无机微孔化合物和金属有机多孔骨架的合成化学和结构化学这两方面来介绍 多孔材料化学的研究进展。多孔材料是一类具有规则孔结构的固态化合物，它们在催化、分离、 离子交换等工业领域有着广泛的应用。硅铝酸盐是最为人们所熟知的微孔分子筛，经过半个多 世纪的发展，人们又相继开发出磷酸盐、砷酸盐、锗酸盐、亚磷酸盐、硫酸盐、亚硒酸盐以及 金属硫化物等类沸石无机微孔化合物。近十多年来，配位聚合物与金属有机多孔骨架开始大量 兴起，为微孔化合物的多样化与组成的复杂性增添了新的领域。
氟离子方法是磷酸盐合成路线中的又一重要
突破[31]。氟离子可以作为矿化剂，有助于得到几 乎完美或很少缺陷的微孔分子筛；它还具有一定 的催化功能，在形成 AlPO4-14A 等分子筛时发挥 重要作用；此外，氟离子可以进入微孔磷酸盐骨 架，导致新型结构的形成。氟离子方法还容易产 成超大微孔化合物，比如具有 24 元环孔道的 VSB1[32]，VSB-5[33]；具有 20 元环孔道的 Cloverite [34]， MIL-50[35], ICL-1[36]；具有 18 元环孔道的 MIL-31 [37], MIL-46[38] ； 具 有 16 元 环 孔 道 的 ULM-5[39], ULM-16[40]。
多孔锌MOF合成与表征的综合性无机化学实验设计
多孔锌MOF合成与表征的综合性无机化学实验设计余凡;李艾华;张玉敏;邹新;胡思前【摘要】为将金属有机框架(MOFs)这一前沿研究领域引入本科教学实验中,特推荐一个综合性研究实验.实验内容包括有机配体的制备、MOFs材料的合成及结构和性能表征;实验技能除包含常规化学技能操作外,还包括大型仪器的学习及操作.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2016(031)012【总页数】5页(P64-68)【关键词】金属有机框架;结构与性能;无机化学实验【作者】余凡;李艾华;张玉敏;邹新;胡思前【作者单位】江汉大学化学与环境工程学院,武汉430056;江汉大学化学与环境工程学院,武汉430056;江汉大学化学与环境工程学院,武汉430056;江汉大学化学与环境工程学院,武汉430056;江汉大学化学与环境工程学院,武汉430056【正文语种】中文【中图分类】G64;O6金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是配位化学形象化、具体化的一种延伸。
MOFs晶体材料采用有机配体将多个金属中心连接在一起，通过调整有机配体的长度，达到对材料孔隙尺寸的控制；而选择特定配位环境的金属中心及桥联配体还可控制孔隙的结构。
金属有机框架凭借其优良的孔洞效应在小分子存储和交换、选择性分离、催化、药物输送和传感等领域均展现出迷人的应用前景[1—3]。
但化学或材料专业的在校大学生由于课程设置原因，很难接触并掌握MOFs领域相关研究热点及科研动态信息[4]。
MOFs领域相关知识体系与无机化学配合物、酸碱平衡等知识点紧密贴合；相关实验方法与性能测试手段又与仪器分析、物理化学领域紧密结合；配体合成又与有机知识密不可分。
因此，MOFs材料的设计合成及性能表征等相关实验可以将本科生所学很多知识涉猎其中。
如果能将MOFs 合成与表征相关实验引入本科实验教学中，通过对已有知识的复习及使用，可以预期的是能极大地激发学生的学习积极性及科研热情，使学生可以更好地投入到学习与科研生活中[5—7]。
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15.2.1 沸石与分子筛
1.沸石
沸石是最为人知的微孔材料家族。天然沸石很早以 前（1756年）就被发现。自20世纪40年代第一个人造沸 石出现之后，沸石在石油工业催化剂的应用激励和促进着 合成方面的研究。在许多活跃的研究领域中，新材料的合 成和它们的生成机理研究一直是崇高而重要的课题。沸石 及有关材料的合成进展很快，每年都有新的结构和新的材 料被发现。这方面的研究不但是出于学术兴趣，而且也是 由于不断发现新应用的促进作用。
1.多孔材料的分类 2.鉴定方法 3.无定形、次晶、晶体材料的特征 4.常见的多孔无机材料 5.常用的多孔无机材料制备方法
多孔材料的简单介绍
多孔无机固体材料可以是晶体的或是无 定形的，它们被广泛地应用在吸附剂、非 均相催化剂、各类载体和离子交换剂等领 域，空旷结构和巨大的表面积（内表面和 外表面）加强了它们的催化和吸附等能力。
2.鉴定方法
最简单的鉴定是应用衍射方法，尤其 是x射线衍射，无定形固体没有衍射峰，而 次晶没有衍射峰或只有很少几个宽衍射蜂， 结晶固体能给出一套特征的衍射峰。
3. 无定形、次晶、晶体材料的特征：
无定形材料：缺少长程有序、孔道不规则， 孔径大小不是均一的且分布很宽。次晶材料：含有许多小有序区域，但孔径 分布也较宽。
①沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出 来生成有孔材料；②水热晶化法，如沸石 的制备；③热分解方法，通过加热除去可 挥发组分生成多孔材料；④有选择性的溶 解掉部分组分；⑤在制造形体（薄膜、片、 球块等）过程中生成多孔（二次孔）。
本章将只讨论结晶的多孔材料：即微 孔材料沸石和分子筛。
第2节 沸石（zeolite）类材 料及其结构特征
（2）在骨架中硅氧四面体是中性的，而铝氧 四面体则带有负电荷，骨架的负电荷由阳离 子来平衡。骨架中空部分（就是分子筛的孔 道和笼）可由阳离子、水或其它客体分子占 据，这些阳离子和客体分子是可以移动的， 阳离子可以被其它阳离于所交换。分子筛骨 架的硅原子与铝原于的摩尔比例常常被简称 为硅铝比（Si／Al，有时也用SiO2／Al2O3表 示)。
（7）复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、反应物或 中间物有形状选择性，避免副反应；（8）阳离于的可交 换性；（9）分子筛性质，沸石分离混合物可以基于它们 的分子大小、形状、极性、不饱和度等；（10）良好的热 稳定性和水热稳定性，多数沸石的热稳定性可超过500℃； （11）较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境中有较高
的稳定性，而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性； （12）沸石很容易再生，如加热或减压除去吸附的分子， 离子交换除去阳离子。
15.2.3 沸石与分子筛的骨架结构
1.（1）沸石具有三维空旷骨架结构，骨架是由硅 氧四面体[SiO4]4-和铝氧四面体[AlO4]5-通过共用氧 原子连接而成，它们被统称为TO4四面体（基本 结构单元）。所有TO4四面体通过共享氧原子连 接成多元环和笼，被称之为次级结构单元 （SBU）。这些次级结构单元组成沸石的三维骨 架结构，骨架中由环组成的孔道是沸石的最主要 结构特征。
沸石类化合物包括天然和人工合成的已 超过600种，而且还在增加。
国际沸石学会（IZA）根据IUPAC的命名原则，
给每个确定的骨架结构赋予一个代码（由三个英文 字母组成），例如FAU代表八面沸石，MFI代表 ZSM-5。相同的结构可以有不同的化学组成，例如 X型沸石（低硅八面沸石）、Y型沸石（高硅八面沸 石）和SAPO-37（磷酸硅铝分子筛）具有完全不同
1.多孔材料的分类
（1）按照国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）的 定义．多孔材料可以按它们的孔直径分为三类： 小于2nm为微孔（micropore）；2～50nm为介孔 （mesoporous）；大于50nm为大孔(macropore)， 有时也将小于0.7nm的微孔称为超微孔。 （2）而根据结构特征，多孔材料可以分成三类： 无定形、次晶和晶体。
第15章多孔材料的 合成化学
内容简介
第1节 多孔材料（porpous material）与 它的分类
第2节 沸石（zeolite）类材料及其结构特 征
第3节 沸石类型材料的合成 第4节 生成机理与基本合成规律 第5节 微孔材料合成新进展和特殊合成方
法
第1节 多孔材料（porpous material）与它的分类
2.分子筛
分子筛是以选择性吸附为特征的。分子筛一 词是为描述一类具有选择性吸附性质的材料， McBain于1932年提出的（可以是结晶的也可以是 无定形的），当时，只有两类分子筛材料是已知 的：天然沸石和活性炭。后来，又有多种分子筛 材料被发现，包括硅酸盐、磷酸盐、氧化物等。
3.沸石的命名
天然沸石的矿物名称多与发现地和发现 者有关，而人工合成的沸石常以发现者的 工作单位来命名，如ZSM代表Zeolite Socony Mobile。
晶体材料：孔径大小均一且分布很窄，孔道 形状和孔径尺寸能通过选择不同的结构来很 好地得到控制。
4. 常见的孔结构材料
常见的无定形孔结构材料： 有硅胶、氧化铝胶、交联粘土、层柱状
结构材料、活性炭分子筛等。 常见的晶体材料：
有沸石、分子筛、类沸石材料、氧化硅 等介孔材料、氧化硅等大孔材料。
5. 常用的多孔无机材料制备方法：
的组成，但它们具有相同的FAU结构。
15.2.2 沸石和分子筛的性质
1.沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂， 由于其规则有序的结构．沸石的各种性质在很大程度上是 可预测的。
2.沸石不同于其它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性 质：（1）骨架组成的可调变性；（2）非常高的表面积和 吸附容量；（3）吸附性质能被控制，可从亲水性到疏水 性；（4）酸性或其它活性中心的强度和浓度能被调整； （5）孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸（5～ 12Å）范围之内；（6）孔腔内可以有较强的电场存在；