第十一章金属有机框架材料的合成选编
金属有机框架材料的合成与功能研究
金属有机框架材料的合成与功能研究金属有机框架材料（MOFs）是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而形成的晶体结构材料。
自20世纪90年代以来，这种新型材料引起了广泛的关注，并在各个领域展示了潜在的应用价值。
本文将探讨金属有机框架材料的合成方法以及其在不同领域中的功能研究。
一、金属有机框架材料的合成方法1. 水热法合成水热法是最常用的合成金属有机框架材料的方法之一。
该方法通过在高温高压的条件下将金属离子和有机配体溶解在水溶液中，利用反应溶液中的热力学和动力学层面的优势来促进金属有机框架材料的形成。
2. 溶剂热法合成溶剂热法是一种在常压下进行的合成方法，其原理是将金属离子和有机配体溶解在有机溶剂中，并通过调整溶剂的热力学性质来促进金属有机框架材料的形成。
相比于水热法，溶剂热法具有更灵活的合成条件，可以得到结构多样性更高的金属有机框架材料。
3. 气相沉积法合成气相沉积法是一种将金属离子和有机配体通过气相反应生成金属有机框架材料的方法。
该方法可以利用低温热解或者化学气相沉积的方式将金属离子和有机配体在固体表面或者多孔载体上形成金属有机框架材料。
二、金属有机框架材料的功能研究1. 气体吸附与分离由于金属有机框架材料具有庞大的比表面积和可调控的孔结构，因此能够在其孔道内吸附和分离各种气体。
通过调整金属有机框架材料的结构和孔径大小，可以实现对特定气体的高效吸附和分离，如二氧化碳的捕获和甲烷的储存。
2. 催化应用金属有机框架材料作为一种具有可调控的结构和活性中心的材料，能够作为有效的催化剂应用于各种化学反应中。
通过改变金属离子和有机配体的组合，可以调节金属有机框架材料的催化活性和选择性，实现高效的催化反应。
3. 药物传递与储存金属有机框架材料由于其大孔道结构和可调节的表面性质，被广泛应用于药物传递和储存领域。
金属有机框架材料可以通过吸附和包封药物分子，在体内控释药物，提高药物的溶解度和稳定性。
4. 光电功能金属有机框架材料由于其特殊的结构和金属离子的电子性质，表现出了丰富的光电功能。
金属有机框架材料的合成及应用
金属有机框架材料的合成及应用近年来，金属有机框架材料（MOFs）作为一种新型的多孔材料，引起了广泛的关注。
MOFs由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成，具有高度可调性和多样性。
本文将探讨MOFs的合成方法以及其在催化、气体吸附和分离等领域的应用。
首先，我们来了解一下MOFs的合成方法。
目前，常用的合成方法包括溶剂热法、溶剂挥发法和水热法等。
溶剂热法是最常见的一种方法，它通过将金属离子和有机配体溶解在有机溶剂中，然后在高温条件下进行反应，形成MOFs。
溶剂挥发法则是将金属离子和有机配体溶解在溶剂中，然后通过溶剂的挥发使反应物逐渐沉淀形成MOFs。
水热法则是将金属离子和有机配体溶解在水中，在高温高压条件下进行反应，形成MOFs。
这些合成方法各有优缺点，可以根据具体需求选择适合的方法。
MOFs具有高度可调性，可以通过调整金属离子和有机配体的种类、比例和连接方式来调控其结构和性质。
这使得MOFs在催化领域有着广泛的应用前景。
例如，一些金属有机框架材料可以作为催化剂载体，通过调控金属离子的种类和配位环境，可以实现对催化反应的高效控制。
此外，MOFs还可以作为催化剂本身，由于其大比表面积和多孔结构，可以提供更多的活性位点和通道，从而提高催化反应的效率和选择性。
除了在催化领域的应用，MOFs还在气体吸附和分离领域展现出了巨大的潜力。
由于其多孔结构和可调性，MOFs可以选择性地吸附和分离不同的气体分子。
例如，一些MOFs可以用于二氧化碳的捕集和储存，有助于减缓温室气体的排放。
此外，MOFs还可以用于气体的分离和纯化，例如天然气中的甲烷和乙烯的分离。
这些应用对于能源和环境领域具有重要的意义。
然而，尽管MOFs具有广泛的应用前景，但其在实际应用中还存在一些挑战。
首先，MOFs的合成方法通常需要较高的温度和压力，这增加了其生产成本。
其次，MOFs在湿度和温度变化等环境条件下可能会发生结构崩塌，导致其性能下降。
金属有机框架材料的合成及其催化性质研究
金属有机框架材料的合成及其催化性质研究金属有机框架材料（metal-organic framework, MOF）是一类由金属离子（或簇）与有机配体组成的多孔晶体材料。
由于其高比表面积、良好的可控性和结构多样性，MOFs在化学催化、气体吸附、分离、传感等领域均有广泛应用。
MOF的制备方式也十分多样，下面将针对MOF的合成方法及其催化性质进行介绍。
I. MOF的合成方法MOFs的合成方式通常是通过溶剂热法或溶液法在一定的反应条件下实现的。
其中，溶剂热法是基于金属离子与有机配体的热力学驱动力，在高温高压的条件下，使它们合成为具有多孔结构的晶体材料。
而溶液法则是将金属离子、有机配体、溶剂以及一定比例的助剂在水热或溶液体系中反应得到所需产品。
这两种方法的优缺点相对而言，可以依据不同的实际需求进行选择。
II. MOF的催化性质MOFs具有良好的催化性质，主要是由于其多孔结构所带来的高比表面积以及分配在框架内的多种活性位点所致。
MM-5、MOF-74、ZIF-8等MOFs的催化活性在一些有机反应体系中被证实。
例如，在氧化反应领域，相比其他金属氧化物载体，Ti组分的MOFs具有更高的催化活性和稳定性，已经被应用于若干氧化反应中。
在还原反应领域，Fe-Ni MOFs被成功应用在氢气解环烷丙酮与苯丙烯还原等反应中。
此外，MOFs还可以用于苯乙烯氧化、醇类氧化、醚化、酯化等反应中。
III. MOF催化的反应机制MOF催化的反应机制可以分为两种，一种为分子扩散机制，即反应物通过孔道等大孔结构进入孔隙，然后转移到催化活性位置上，经过催化活性位点的作用，反应生成产物。
另一种为表面扩散机制，即反应物在MOF表面游走，然后被催化活性位点吸附、激活，反应生成产物。
结论：MOF作为一类新型的含金属有机结构材料，具有可控性强、结构多样、表面积大、孔道结构特殊以及活性位点丰富等特点，在多种催化反应中已经表现出优异的催化性质。
目前MOFs的合成方法和催化机理等尚待深入探索，或许将有助于MOF催化领域的新成果发掘。
金属有机框架材料的合成与应用研究
金属有机框架材料的合成与应用研究金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）作为一种新型多孔材料，在材料科学领域引起了广泛的研究兴趣。
它由金属离子或金属簇作为节点，有机配体作为连接桥构建而成，具有高度的可调节性和多样性。
本文将着重介绍金属有机框架材料的合成方法以及其在催化、气体吸附分离和能源存储等领域的应用研究进展。
一、金属有机框架材料的合成方法金属有机框架材料的合成方法主要包括溶剂热法、水热法、气体扩散法和固相合成法等。
其中，溶剂热法是目前最常用的一种方法。
该方法以金属盐和有机配体为原料，在有机溶剂中进行反应，通过调节反应温度、反应时间和配体的种类及比例等参数，可以合成出各种具有特定结构和功能的金属有机框架材料。
此外，水热法通过在高温高压下进行反应，可以得到具有更高结晶度和更好稳定性的材料。
气体扩散法则是通过将金属盐和有机配体蒸发到气相，然后在气相中进行反应，最后沉积在基材上。
固相合成法相对较少使用，但可以通过控制反应条件来实现特定结构金属有机框架材料的合成。
二、金属有机框架材料在催化领域的应用由于金属有机框架材料具有高度可调节的结构和较大的比表面积，使其在催化领域具有广泛的应用前景。
一方面，金属有机框架材料可以作为催化剂的载体，通过调节框架结构和金属节点的选择，实现对催化反应的调控。
另一方面，金属有机框架材料本身也具备催化活性，可以直接参与催化反应。
特别是一些含有可调节的开放金属位的金属有机框架材料，在氧化还原催化反应中表现出良好的催化性能。
三、金属有机框架材料在气体吸附分离领域的应用金属有机框架材料由于其高度可调节的孔结构和表面功能化修饰的特点，使其在气体吸附分离领域具有巨大的应用潜力。
通过选择合适的金属节点和有机配体，可以调控金属有机框架材料的吸附选择性和吸附容量，实现对特定气体的高效吸附和分离。
金属有机框架材料在二氧化碳捕捉、甲烷储存和分离等方面的应用研究已经取得了重要的进展。
第十一章 金属有机框架材料的合成
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
2. pH值效应
在室温和搅拌下将苯甲酸(1.0 mmol)，4,4’-联吡啶(0.5 mmol)，乙酸铜(0.5 mmol)溶于甲醇-水(1:1, 10 mL)溶 液中，将这一混合物的pH值用氨水(12%)分别调节至 5.5，6.0，7.5和8.0，在25 mL特富龙衬底的反应釜中， 加热至60 ℃反应50小时，然后以2 ℃ ·h-1的速度降至室 温
2000
0
10
20
30
40
50
合成温度的变化对应产品的XRD图谱
2 金属有机框架材料的合6 改变 合成温度
的对应产 品的SEM 照片
(a)200摄 氏度
(b)180摄 氏度
(c)160摄 氏度
(d)140摄 氏度
2 金属有机框架材料的合成工艺
50C 120C
60
TG/()
0
-60
微波反应能制得结晶度高且纯净的物质。用微波单步反应 法，大尺寸的晶体很难制得，而且增加反应时间也不能提 高其产率。然而，分步反应解决了以上存在的问题，能够 制得大尺寸和高产率的晶体。
2 金属有机框架材料的合成工艺
与传统溶剂热法相比，它具有反应时间短(以分钟计)、 无溶剂或微量溶剂(以微升计)、制备量大(可达公斤级)、 耗能低(不需要加热)和操作方法简单等优点。因此该 方法用于金属有机框架材料的合成具有广大的应用前 景。
2、微波加热得到的晶体比用传统加热得到的更小； 3、和传统方法相比，微波加热得到的结构比表面积和二氧
化碳吸附能力不变； 4、当放射时间超过30分钟后，晶体质量下降，表面出现瑕
第十一章 金属有机框架的配位化学基础及结构设计讲解
1. 金属有机框架的配位化学基础
1. 金属有机框架的配位化学基础
杂化轨道理论 1931年由Pauling L等人在价键理论的基础上提出， 实质上仍属于现代价键理论， 但在成键能力、分 子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
成键中，同一原子中几个能量相近不同类型的原子 轨道，进行线性组合，重新分配能量和确定空间方 向，组成数目相等的新的原子轨道，这一过程称为 杂化，形成的新轨道称为杂化轨道。
空间构型
sp
sp2
sp3
1个 s + 1个p 2个sp杂化轨
道
1800
1个s + 2个p
3个sp2杂化轨 道
1个s + 3个p
4个sp3杂化轨 道
1200
1090 28’
直线
正三角形
正四面体
实例
C2H2
C2H4
CH4 , CCl4
1. 金属有机框架的配位化学基础
分子轨道理论要点 (1) 原子轨道组成分子轨道时，轨道数不变。分子轨道
的能量可以高于、低于和等于原子轨道，分别称为反 键轨道、成键轨道和非键轨道。
(2) 原子轨道组成分子轨道时，必须满足原子轨道的能 量相近、轨道最大重叠和对称性匹配。
(3) 分子轨道中的电子排布和原子轨道中电子排布的规则 相似，即遵循Pauli原理，能量最低原理及Hund 规则。
1. 金属有机框架的配位化学基础
1. 金属有机框架的配位化学基础
杂化轨道更有利于原子轨道间最大程度地重叠，因 而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。
不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后所形 成的分子就具有不同的空间构型。
1. 金属有机框架的配位化学基础
碳的S轨道和P轨道参与杂化的实例
金属有机框架材料的合成与应用
金属有机框架材料的合成与应用金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一类由金属离子或簇与有机配体通过配位键形成的多孔晶体材料。
由于其具有高比表面积、可调节孔径大小和多样化的结构，MOFs在催化、气体吸附与存储、分离纯化等领域展示了广泛的应用前景。
一、合成方法MOFs的合成方法主要包括溶剂热法、溶液法、气相法和机械法等。
其中溶剂热法是最常用的合成方法之一。
以金属锌离子和有机酸为例，首先将金属离子和有机配体在有机溶剂中混合，形成一个反应混合物。
然后将混合物在高温下热处理，溶剂挥发，金属离子与有机配体通过配位键结合形成晶格结构。
此外，溶液法和气相法也被广泛运用于MOFs的合成。
通过调节反应条件和合成配方，可以得到不同结构和性质的MOFs材料。
二、应用领域1. 催化应用：MOFs材料作为催化剂载体，在催化反应中发挥重要作用。
MOFs的多孔结构可提供较大的表面积，增强催化活性。
此外，通过选择合适的金属离子和有机配体，可以实现针对不同反应类型的特定催化活性。
例如，将MOFs材料修饰为金属纳米颗粒复合物，可用于催化氧化还原反应。
MOFs还可通过调节孔径大小和表面修饰来实现对催化反应的选择性调控。
2. 气体吸附与存储：MOFs材料具有高比表面积和可调节孔径大小的特点，使其成为理想的气体吸附与存储材料。
MOFs可以吸附气体分子，如氢气、二氧化碳和甲烷等，从而实现气体的分离和储存。
此外，MOFs材料还可以通过调节孔径大小和表面修饰来提高吸附容量和选择性。
3. 分离纯化：由于MOFs材料具有特殊的孔结构和吸附性能，可用于分离和纯化混合物。
例如，在有机废水处理中，MOFs材料可以选择性吸附并去除有机污染物。
通过调节MOFs的化学组成和结构，可以实现对特定物质的选择性吸附和分离。
4. 药物传递：MOFs材料在药物传递领域也显示出潜在的应用价值。
MOFs的多孔结构可用于封装和控释药物分子，从而提高药物传递效率和特异性。
金属有机框架材料的合成及其在气体吸附与分离中的应用
金属有机框架材料的合成及其在气体吸附与分离中的应用一、引言金属有机框架材料（MOFs）作为一种新型的多孔材料，在气体吸附与分离领域展现出巨大的应用潜力。
其具有高度可控的结构、大比表面积和孔径、可调控的表面化学性质等特点，使其在气体吸附、分离和储存等方面具有独特优势。
本文将综述金属有机框架材料的合成方法及其在气体吸附与分离中的应用，并从理论和实践角度探讨其发展前景。
二、金属有机框架材料的合成方法金属有机框架材料是一种由金属离子（或簇）和有机配体通过配位键连接而成的晶体结构化合物。
其合成方法主要包括溶剂热法、水热法、气相法、自组装法等。
其中，溶剂热法是目前应用最为广泛且最为成熟的一种合成方法。
通过控制反应温度、时间和溶剂种类，可以合成出具有特定结构和性能的金属有机框架材料。
此外，水热法能够在常温下制备MOF材料，具有绿色合成的优势。
气相法则是一种高温高压条件下制备MOF材料的方法，可以获得高度晶化度和孔隙度的产物。
三、金属有机框架材料在气体吸附中的应用由于其多孔结构和可调控的表面化学性质，金属有机框架材料在气体吸附方面表现出色。
以甲烷、二氧化碳等气体为例，MOF材料能够通过孔径和亲和力的调节实现对不同气体的选择性吸附。
此外，MOF材料还可以通过局域催化反应来实现气体的转化和催化，在能源储存和环境治理等方面具有广阔的应用前景。
四、金属有机框架材料在气体分离中的应用除了在气体吸附方面的应用，MOF材料在气体分离领域也表现出色。
由于其孔径可控的特点，MOF材料可以实现对混合气体的高效分离，从而提高气体纯度和分离效率。
MOF材料还可以通过功能化调控表面化学性质，实现对特定气体的选择性吸附和分离，为工业生产和环境保护提供了新的解决方案。
五、金属有机框架材料的未来展望金属有机框架材料作为一种新型的多孔材料，在气体吸附与分离领域具有巨大的应用潜力。
随着合成方法的不断改进和材料性能的不断优化，MOF材料将在气体分离、储存、传感等方面发挥越来越重要的作用。
金属有机框架材料的合成与应用
金属有机框架材料的合成与应用金属有机框架材料(MOFs)是一类具有多孔性质和可调控结构的新型功能材料。
它们由金属离子或金属羧酸与有机连接剂通过配位反应形成。
MOFs材料具有高比表面积、可调控孔径和吸附性能等特点，因此在催化、气体存储、分离和药物控释等领域具有广泛的应用潜力。
MOFs材料的合成方法多种多样，其中最常用的方法是溶剂热法。
通过在适当的溶剂中加热反应物质，利用金属离子和有机连接剂的配位反应，形成具有特定结构和性质的MOFs。
近年来，还发展出了一些新的合成方法，如微反应、水热法和溶剂蒸发法等。
这些方法可以在不同条件下合成出各具特色的MOFs材料，为其应用性能的提升提供了更多的可能性。
MOFs材料的应用非常广泛，其中催化是一个重要的领域。
由于其高比表面积和可调控性能，MOFs材料在催化反应中展现出独特的优势。
例如，MOFs材料可以提供大量的活性位点，有利于催化反应的进行。
此外，MOFs材料的孔结构可以提供良好的扩散通道，促进反应物的吸附和扩散，进一步提高催化反应的效率。
因此，将MOFs材料应用于催化领域可以实现高效、高选择性的反应转化。
除了催化领域，MOFs材料还有着广泛的应用前景。
在气体存储领域，MOFs材料因其高度可调控的孔结构和吸附性能，被广泛研究用于二氧化碳捕获、氢气储存等方面。
MOFs材料还可以应用于分离技术中，例如在液相色谱和气相色谱中，利用MOFs材料的高比表面积和吸附性能可以实现对复杂混合物的有效分离。
此外，MOFs材料还可以作为药物控释系统的载体，在药物的储存和释放方面具有潜在应用价值。
尽管MOFs材料在上述领域有着广泛的应用前景，但其在实际应用中还面临一些挑战。
首先，MOFs材料的稳定性是一个重要的问题。
由于其多孔的结构和金属离子的存在，MOFs材料往往在高温或湿度条件下容易发生破坏。
因此，如何提高MOFs材料的稳定性，是当前研究的重点之一。
其次，MOFs材料的合成成本较高，大规模制备仍然面临一定的挑战。
金属有机框架材料的合成和性能研究
金属有机框架材料的合成和性能研究金属有机框架材料（Metal-Organic Framework, MOF）作为一种新型的多孔材料，具有独特的结构和优异的性能，在吸附储气体、分离纯化、催化反应等领域展示出巨大的应用潜力。
本文将就金属有机框架材料的合成方法以及其性能研究进行全面的探讨。
一、金属有机框架材料的合成方法1. 水热合成法水热合成法是合成金属有机框架材料常用的方法之一。
该方法以金属离子和有机配体为原料，在高温高压的条件下进行反应，生成具有规整结构的金属有机框架材料。
水热合成法具有简单、快速、高效的特点，但需要严格控制反应条件，以确保产物的纯度和晶体结构的一致性。
2. 溶剂热法溶剂热法是一种基于有机溶剂介导的合成方法。
该方法通过在有机溶剂中加入金属离子和有机配体，控制反应条件实现金属有机框架材料的合成。
溶剂热法具有良好的可控性，可通过调节反应溶剂、反应温度和反应时间等参数来调控产物的形貌和性能。
3. 母液法母液法是一种简便易行的合成方法，它利用产物在溶液中的溶解度差异进行分离和提纯。
首先，将金属离子和有机配体以过饱和溶液的形式混合，通过调节温度或加入沉淀剂使产物成核析出。
然后，通过过滤或离心等操作分离固体产物。
母液法的优点在于操作简单，适用于大规模生产。
二、金属有机框架材料的性能研究1. 孔径和表面积金属有机框架材料的孔径和表面积是衡量其吸附分子能力的重要指标。
通过合适的合成方法和选择合适的有机配体，可以实现控制孔径大小和增加表面积的目的。
孔径和表面积的增加将显著提高金属有机框架材料在气体吸附、分离等应用中的性能。
2. 比表面积和孔容金属有机框架材料通常拥有极高的比表面积和孔容，这使得其在催化反应中具有较高的活性和选择性。
研究人员通过控制金属有机框架材料的合成条件，以及改变有机配体的结构，进一步提高比表面积和孔容，以满足不同催化反应的需求。
3. 热稳定性金属有机框架材料的热稳定性直接影响其在高温条件下的应用。
金属有机框架材料的合成,结构和性质的研究
金属有机框架材料的合成，结构和性质的研究一、本文概述金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一类由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键自组装形成的多孔晶体材料。
自上世纪90年代初首次被报道以来，MOFs材料因其独特的结构和性质，在气体存储与分离、催化、传感、药物输送等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在综述MOFs材料的合成方法、结构特点以及性质研究的最新进展，以期为相关领域的研究者提供参考和启示。
在合成方面，本文将详细介绍MOFs材料的常见合成方法，包括溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等，并探讨各种方法的优缺点。
同时，还将关注合成过程中的关键因素，如反应温度、时间、溶剂选择等，对MOFs材料结构和性质的影响。
在结构方面，本文将重点分析MOFs材料的结构特点，包括孔径大小、孔道形状、拓扑结构等，并阐述这些结构特性如何影响其性能。
还将关注MOFs材料的表面修饰和功能化策略，以提高其稳定性和应用性能。
在性质研究方面，本文将详细介绍MOFs材料在气体存储与分离、催化、传感、药物输送等领域的应用及其性能表现。
还将探讨MOFs材料在实际应用中面临的挑战和解决方案，以期为其未来发展提供有益的建议。
本文旨在对MOFs材料的合成、结构和性质进行全面而深入的探讨，以期为相关领域的研究者提供有价值的参考和启示。
二、MOFs的合成方法金属有机框架材料（MOFs）的合成是一个涉及多种化学方法和技术的复杂过程。
根据合成条件、反应物和反应机理的不同，MOFs的合成方法可以分为多种类型。
溶剂热法：这是MOFs合成中最常用的一种方法。
在这种方法中，金属盐和有机配体在溶剂（通常是N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、水等）中混合，然后在一定的温度和压力下进行反应。
溶剂热法能够提供足够的能量来驱动反应进行，并有助于形成具有特定结构和性质的MOFs。
微波辅助合成法：这种方法利用微波产生的热能来加速MOFs的合成过程。
金属有机框架材料的合成与应用
金属有机框架材料的合成与应用金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）由有机配体和金属离子或金属簇组成，具有高比表面积、可调控孔径、丰富的化学功能和多样化的结构特征。
近年来，MOFs在气体吸附、储能、催化、分离和传感等领域取得了显著的进展。
本文将介绍金属有机框架材料的合成方法和其在各个领域的应用。
一、金属有机框架材料的合成方法A. 水热法合成水热法是最常见的MOFs合成方法之一。
将金属离子和有机配体在水热条件下反应，形成晶体结构稳定的金属有机框架材料。
该方法简单、易于控制产物性质，因此被广泛应用于MOFs的合成。
B. 溶剂热法合成溶剂热法是一种通过高温高压条件下，将金属离子和有机配体在有机溶剂中反应合成MOFs的方法。
相比于水热法，溶剂热法能够获得更高的产物晶度和比表面积，并且有机溶剂的选择也能对产物的结构和性能进行调控。
C. 气相沉积法合成气相沉积法是一种将金属有机前驱物和有机配体经过高温热解反应，在惰性气体或氮气气氛下形成MOFs的方法。
该方法可以获得高度纯净的MOFs产物，并且适用于大规模合成。
二、金属有机框架材料的应用A. 气体吸附与贮存由于金属有机框架材料具有高表面积和可调控的孔径结构，使其成为优秀的气体吸附材料。
MOFs在二氧化碳捕捉、天然气储存等领域展示出潜在的应用前景。
B. 催化剂由于MOFs可以通过调控配体和金属离子的组合来设计新的催化剂，所以具有广阔的应用前景。
MOFs在氧化脱硫、加氢脱硝等反应中表现出良好的催化性能。
C. 分离与选择性吸附MOFs具有可调控的孔径结构和选择性吸附性能，使其在分离领域具有广泛应用。
MOFs在气体分离、溶剂提纯等方面已经取得了一些重要的应用成果。
D. 传感器金属有机框架材料的结构可以通过调控配体和金属离子来实现对特定分子的高选择性和敏感性。
MOFs在荧光传感、气体传感等领域显示出潜力。
结语金属有机框架材料的合成方法和应用研究正不断发展。
金属有机框架材料的合成和应用研究
金属有机框架材料的合成和应用研究一、引言金属有机框架材料（MOFs）是一种由金属离子或金属簇以及有机配位体组成的晶体结构材料。
由于其高度可调节的结构，高比表面积和多孔性能，MOFs已经在吸附分离、催化、药物传递等领域被广泛研究并应用。
本文将探讨MOFs的合成和应用研究。
二、MOFs的合成方法MOFs的合成方法可以分为几类：溶剂热法、气相扩散法、溶剂溶胶法、剪切法和超声波辐射法等。
其中，溶剂热法是制备MOFs的常见方法。
溶剂热法主要是通过将金属离子或簇与有机配位体在有机溶剂中混合，并通过加热反应体系来形成晶体结构。
在这个过程中，有机配位体通常是一个含有两个或更多功能基团的配体，可以通过配体的不同组合来调节MOFs的结构。
另一个常用的制备MOFs的方法是气相扩散法。
该方法利用一些具有较强相互作用的有机配位体，通过气相扩散形成MOFs的薄膜或纳米颗粒。
这个过程通常需要使用化学气相沉积或物理气相沉积的方法。
三、MOFs的应用研究1. 吸附分离MOFs具有高度可调节的结构，具有很强的吸附分离能力。
其中，具有重要应用的是金属有机框架材料MOF-5。
MOF-5由锌离子与1,4-苯二甲酸配位体组成，具有高度的多孔性和特殊的通道结构，可以用于气体储存、生物分离和药物释放等应用。
2. 催化MOFs应用于催化方面，尤其是金属有机框架材料常用于催化有机物的氧化反应。
例如，铜离子配位至对乙酰氨基酚的MOFs 中，可以促进它的氧化反应，从而提高其催化效率。
3. 药物传递MOFs的多孔结构和可调节性，使得其应用于药物传递领域具有广泛的前景。
例如，MOFs可以用来制备药物的纳米颗粒，从而增加用药效果和降低毒副作用。
此外，由于MOFs具有高比表面积和多孔性，还可以用于药物的递送和控释。
四、未来展望MOFs领域未来的研究方向主要包括以下几个方面：（1）新型MOFs的设计和合成；（2）MOFs在环境保护和储能等领域中的应用研究；（3）MOFs与其他材料之间的协同作用研究。
金属有机框架材料的合成及其气敏性能研究
金属有机框架材料的合成及其气敏性能研究随着科技的不断发展，对材料的需求越来越高，我们期待能够制造出更加高性能的材料，以便满足日益增长的应用需求。
金属有机框架材料(MOF)作为一种新型纳米材料，不仅具有具有优良的表面积、储能性能和化学稳定性，更具有极高的应用潜力。
金属有机框架材料的合成金属有机框架材料是一种由有机配体和金属离子组成的晶体材料。
它的合成过程是通过在化学反应中添加某一种金属离子，再加入一种或多种有机配体，然后将混合物在一定温度下进行热处理而获得的。
合成金属有机框架材料的方法主要包括溶剂热法、水热法、气相扩散法等。
溶剂热法是一种常用的制备方法，其优点是简单易控制，可以在较短时间内形成高质量的MOF，适用于大量生产以及改变配体或金属离子的合成。
水热法则是一种绿色环保的方法，主要利用水分子的普遍存在来形成MOF，适用于长时间反应的情况下形成超大孔径的MOF。
气相扩散法则是一种在非溶剂条件下制备MOF的方法，这种方法可以得到高度制备和控制的小颗粒MOF和薄膜MOF，是制备MOF相关元器件的理想方法。
金属有机框架材料的气敏性能研究气敏性能是指材料在特定气氛下对某种气体响应能力的大小，常用于气敏传感方面的研究。
金属有机框架材料有很好的气敏性能，这是因为金属有机框架材料拥有大量的孔隙结构和大表面积，可以很好的吸附和捕获气体，从而对外部气体的变化做出相应响应。
金属有机框架材料的气敏性能研究主要包括两方面：一方面是对材料的响应能力和特异性进行研究，另一方面是对材料的响应机理进行深入探究。
在响应能力和特异性的研究方面，往往需要设计合成不同类型的金属有机框架材料，以便对比它们的响应能力差异。
从实际应用的角度出发，研究者通常会选择一些常见的气体作为测试目标，如CO2、SO2、NO等。
通过实验，现已发现一些更具有应用潜力的金属有机框架材料，如ZIF-8、MIL-53、MOF-5等。
在响应机理的研究方面，一般会使用一些表征技术来进一步探究金属有机框架材料是如何响应气体的变化的。
金属有机框架材料的合成和性能研究
金属有机框架材料的合成和性能研究随着科技不断发展，材料科学也在不断创新。
金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)就是近年来兴起的一种新型材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。
本文将介绍MOFs的合成方式以及其性能研究。
一、什么是金属有机框架材料？金属有机框架材料是一种由金属离子或金属簇与有机配体共同构成的一维、二维或三维无机-有机杂化材料。
其独特的结构和性质使其在气体的吸附、存储、纯化、分离、催化、药物传输等领域具有重要的应用价值。
MOFs的特点是具有高表面积、大孔径、可调控孔径尺寸以及独特的化学性质。
二、金属有机框架材料的合成金属有机框架材料的合成是一个比较复杂的过程，需考虑到控制合成条件，选择合适的金属离子及有机配体，优化反应条件，控制材料的形态及晶体结构等多个方面。
下面列举一些常用的MOFs合成方法：1. 溶剂热合成法：将金属盐和有机配体在有机溶剂中混合，通过高温反应制备MOFs。
这种方法适用于多种有机配体和金属离子的合成。
2. 水热合成法：利用高温高压水溶液中配体和金属离子的反应，水热法能够合成高品质的MOFs，常用于合成ZIF系列的MOFs。
3. 气相合成法：利用金属离子及有机分子的气相反应制备MOFs，需要高温高压设备，但所得材料具有高纯度和高晶化度。
三、金属有机框架材料的性能研究金属有机框架材料的研究包括其物理性质、化学性质及应用性能等多个方面。
其中，表面积、孔径尺寸及表面化学性质是研究重点。
1. 表面积：MOFs的高表面积使得其在吸附、催化等领域具有广泛的应用前景。
因此，研究MOFs的表面积可以帮助优化其应用效果。
例如，通过调节反应条件，可以增大MOFs的表面积，从而提高其吸附性能。
2. 孔径尺寸：MOFs的孔径尺寸决定了其对物质吸附或存储的选择性。
因此，研究MOFs的孔径尺寸可以帮助优化其吸附和存储性能。
例如，一些研究表明，适当调节MOFs的孔径尺寸可以提高其对气体分离的选择性。
金属有机框架材料的合成与性能研究
金属有机框架材料的合成与性能研究金属有机框架材料（MOFs）是一类由金属离子与有机配体构成的高度有序的晶体结构材料。
由于其独特的结构和性能，MOFs在气体储存、分离、催化和传感等领域显示出巨大的应用潜力。
本文将探讨金属有机框架材料的合成方法以及其在各个领域的性能研究。
首先，我们来谈论MOFs的合成方法。
MOFs的合成方法多种多样，常见的有溶剂热法、水热法、气相法和机械法等。
其中，溶剂热法是一种常用的制备MOFs的方法。
该方法通常通过将金属离子和有机配体混合，然后在有机溶剂中进行热反应，形成晶体结构。
另一种方法是水热法，这种方法通常在高温高压的条件下进行，可以得到高度结晶的MOFs晶体。
此外，气相法和机械法也是常用的合成方法，可以通过气相沉积和机械磨擦等方式来制备MOFs。
接下来，我们来讨论MOFs的性能研究。
MOFs具有高度有序的晶体结构和大孔隙结构，因此在气体储存和分离方面表现出了巨大的潜力。
例如，一些MOFs材料能够以高效的方式吸附和存储气体，如氢气和甲烷等。
此外，MOFs还可以用于分离混合气体，如CO2捕集和储存。
这些性能使得MOFs在清洁能源领域具有广阔的应用前景。
此外，MOFs还具有良好的催化性能。
由于其高度有序的晶体结构和可调控的孔道结构，MOFs能够提供大量的活性位点，从而提高催化反应的效率。
例如，一些MOFs被用作催化剂用于有机反应和氧化反应等。
研究人员还发现，通过调控MOFs的孔道尺寸和表面性质，可以实现对催化反应的选择性控制，从而提高产品的收率和选择性。
此外，MOFs还被广泛应用于传感器的制备。
由于MOFs材料具有大孔隙结构和可调控的表面性质，可以用于吸附和检测特定的分子。
利用MOFs材料制备的传感器可以实现对气体或化学物质的高灵敏度检测。
例如，一些MOFs材料被用于制备气体传感器，可用于检测环境中的有害气体，如挥发性有机化合物和硫化氢等。
总之，金属有机框架材料是一类具有独特结构和性能的高度有序晶体结构材料。
功能性金属有机框架材料的制备
功能性金属有机框架材料的制备功能性金属有机框架材料（MOFs）是一种具有多重重要应用前景的晶态材料。
它的高比表面积、可控孔径、可调性等优秀性质使得它在气体吸附、储能、催化等领域有广泛的应用前景。
本文将介绍功能性金属有机框架材料的制备方法和其在不同领域中的应用。
一、功能性金属有机框架材料的制备方法在现有的制备方法中，常用的是水热合成法、溶剂热合成法和溶剂挥发法。
（一）水热合成法水热合成法是最常用和容易实现的制备方法之一。
一般来说，该方法使用单一或多种有机化合物与金属离子，再加入适量的溶剂，进行高温高压条件下的反应。
该方法可以制备出多种功能性MOFs，例如在吸附有毒重金属离子方面，可以使用多种含N、O、S等多种官能团的有机酸，与金属离子进行反应来获得多孔的有机框架材料。
（二）溶剂热合成法溶剂热合成法是通过利用组分中不同成分的热力学性质，在合适的温度和压力下，发生化学反应并形成晶格较为完整、孔径尺寸可调、比表面积较大的金属有机骨架化合物的制备方法。
该方法主要有两个步骤：第一步是将反应物混合在一起，搅拌并加热到一定温度；第二步是将反应物慢慢降温至室温，经过固相反应生成晶体质地较为均匀、含有孔道结构及高比表面积的金属有机骨架化合物。
（三）溶剂挥发法溶剂挥发法是一种利用溶剂挥发过程控制MOFs孔径及微观结构的制备方法。
该方法一般包括两个步骤：第一步是在溶剂中加入金属离子和有机配体，使它们在溶液中均匀分散，形成凝胶体；第二步是将凝胶体放置于有气流的环境下，利用溶剂挥发，凝胶体逐渐干燥，最终形成无序的多孔材料。
二、功能性金属有机框架材料的应用（一）气体吸附和储存由于MOFs具有可调孔径和高比表面积等优良属性，因此可以用于气体吸附和储存。
例如，MOFs可以吸附氢气、氧气、二氧化碳等气体，这些气体在MOFs中的储存可以在能源、环境等领域中得到广泛应用。
（二）催化MOFs在催化领域中具有很高的应用潜力。
由于其结构可控性和化学反应的选择性，可以制备出适用于各种催化反应的MOFs。
金属有机框架物的合成方法
金属-有机框架化合物的合成方法金属—有机框架化合物(MOFs）的合成方法有很多种，常规的合成方法有扩散法(包括气相扩散、液相扩散和凝胶扩散）、挥发法以及水热/溶剂热等.随着配位化学和材料化学的发展，超声合成法，离子液法,固相反应法，升华法、微波合成法和双相合成法等新兴的方法也已经应用到MOFs材料的合成中。
各种不同的合成方法都有其自身的优势和不足，例如：微波合成法使用微波作为合成手段，在十几分钟或者几十分钟内就可得到金属配合物，省时高效。
但是由于反应时间较短，得到的晶体往往较差，不能通过X—射线单晶衍射测定其结构。
应用不同的合成方法，可能会形成不同结构的配合物。
因此，合成方法的选择对MOFs 的合成非常重要，甚至会影响其结构和性质。
方法一:挥发法挥发法是合成金属配合物最传统、最简单的方法。
即将有机配体和金属盐均溶解在良性溶液中,放置，通过溶剂挥发，析出晶体。
方法二：扩散法（a) 界面扩散法：将有机配体和金属盐分别溶于两种密度相差较大的溶剂中,缓慢地将密度较小的溶液，铺在密度较大的溶液液面之上,密封。
在界面附近，通过溶剂扩散,配合物晶体就可能在溶液界面附近生成.(b) 蒸汽扩散法：将有机配体和金属盐溶解在良性溶剂中,用易挥发性的不良溶剂，比如:乙醚、戊烷、己烷、丙酮等，扩散至良性溶液中，以降低配合物溶解度而生成配合物单晶.方法三：水热/溶剂热合成法水热/溶剂热合成法是目前合成MOFs的最有效途径。
水热/溶剂热合成法是指：将配体、金属盐以及反应溶剂等反应物一起放入反应容器中，在高温高压下（一般在3000C以下），各组分溶解度的差异被最小化，以及溶剂的粘度下降而导致扩散作用加强,使得配合物趋于结晶，析出。
在常温常压下溶解度较小的大骨架有机配体，非常适合水热/溶剂热法。
通常情况下，该方法合成的晶体与室温下的反应相比，更容易生成高维的框架结构.根据水热/溶剂热方法合成过程中用到的反应容器不同，又可以分为常见的反应釜和封管两种方法。
金属有机框架材料的合成与应用
金属有机框架材料的合成与应用一、引言金属有机框架材料(MOFs)是一种新型的多孔性材料，由金属离子或簇与有机配体组成，具有高度可控的孔道结构、大比表面积、超强稳定性、储氢、分离、光催化、传感等多种应用潜力。
近年来，随着MOFs研究的深入，其在气体吸附、分离、催化等领域得到了广泛应用，成为新型材料研究领域中备受瞩目的热点。
二、金属有机框架材料的合成MOFs的化学合成方式主要有溶液合成、高温高压合成、气相沉积合成等，其中以溶液合成为主要方法。
溶液合成方法主要包括翻转法、静态初始浓度法、介质转化法、晶体生长法等。
1. 翻转法翻转法也称翻转溶液法，是MOFs最早的合成方法之一。
该法通过两个有机液相的叠加，形成了一个有机溶剂在水相上的有机液滴，该滴内加入了金属离子和有机配体，随着反应的进行，MOFs的晶体在滴的自然下沉中形成，通过晶体增长引领晶体自然地沉积。
2. 静态初始浓度法静态初始浓度法是指将金属盐和有机配体用溶剂混合后，静置一段时间，等到长出形状完整、尺寸均匀的晶体后，再取出并干燥得到MOFs。
此方法适用于大量制备。
3. 介质转化法介质转化法又被称为晶体生长过程中的“化学转化方法”。
在介质转化法中，晶体原位生长，同时发生晶体微环境的变化，从而实现对晶体结构和形貌的控制。
该方法在合成精细结构且局部结构不规则的MOFs时具有优势。
4. 晶体生长法晶体生长法是指在人工晶体生长过程中加入气体或溶质改变晶体生长环境，从而在生长过程中合成MOFs。
该法一般基于溶液合成方法，在富含配体的溶液中添加气体控制晶体生长。
该方法通过晶体生长的方法来耗费水体和配体，生成MOFs。
三、金属有机框架材料的应用1. 分离与储气MOFs材料具有高度可控的孔道结构和大比表面积，自然地具有吸附和分离分子的特性。
MOFs也可以作为储气材料用于储存氢气、甲醇和天然气等，具有重要的应用前景。
2. 光催化MOFs可以将光能转化为电子或激发金属离子从而产生自由基中介体的能力，在光催化反应中具有独特的应用。
金属有机框架材料的合成与构效关系研究
金属有机框架材料的合成与构效关系研究金属有机框架材料（MOFs）是一种由金属离子与有机配体组装而成的晶体材料，具有多孔结构、高表面积和可调控的孔径大小等特点。
自20世纪90年代以来，MOFs因其在气体存储、分离、催化和吸附等领域的应用潜力引起了广泛关注。
本文将就MOFs的合成方法以及构效关系进行探讨。
一、MOFs的合成方法MOFs的合成方法多种多样，包括溶剂热法、水热法、气相法等。
溶剂热法是一种常用的合成方法，通过在有机溶剂中加热金属离子和有机配体进行反应，形成MOFs晶体。
水热法则是在高温高压水热条件下进行反应合成MOFs。
气相法则是通过固态反应在气氛中生成MOFs材料。
二、MOFs的构效关系研究MOFs的构效关系研究旨在探究金属离子和有机配体的选择对MOFs性能的影响。
首先，金属选择对MOFs的结构和性能起着重要作用。
不同的金属离子能够与不同的有机配体形成不同的配位键，从而导致MOFs的结构多样性。
其次，有机配体的选择也会对MOFs的性能产生影响。
有机配体的选择涉及配位键的种类、长度、电子性质等因素，从而影响MOFs的孔径、表面积和稳定性等性能。
三、MOFs的应用前景MOFs因其良好的可控性和多功能性，在气体存储、分离、催化和吸附等领域具有广泛的应用前景。
MOFs的多孔结构和高表面积使其在气体存储和分离中具有很高的吸附能力和选择性。
另外，MOFs还可以作为催化剂应用于有机反应中，其调控的孔径和表面性质可提供良好的反应环境。
此外，MOFs还具有在吸附和催化反应中可逆性的优点，有利于反应的再利用。
综上所述，金属有机框架材料的合成与构效关系是一个研究的热点领域。
合理选择金属离子和有机配体，能够合成具有优异性能的MOFs 材料，并拓展其在气体存储、分离、催化和吸附等领域的应用前景。
随着研究的深入，MOFs材料的合成方法和构效关系研究将进一步推动其在实际应用中的发展和应用。
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1 反应条件对金属有机框架结构的调控
3. 模板法与添加剂法 模板法是一种广泛应用于金属配合物、无机多孔材料等 领域的合成方法
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
理论上，要将反应体系导向热力学产物分子多边形，必须 考虑以下热力学因素：降低链状聚合物的形成速度，增加 形成分子多边形的稳定化能。
第二节 金属有机框架材料结构调控与合成工艺
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
分子自组装: 通过共价键或非共价键相互作用，自发地组装形成稳定 的有序结构和器件。
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
氢键
范德华力
配位键
作用力
静电作用力
疏水作用力
电荷转移作用
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
随着反应体系pH值提高，苯甲酸根与4,4’-联吡啶比例从 1:1开始，逐步提升到2:1。显然，高pH 值有利于苯甲酸 脱去质子，参与配位。与此同时，高pH 值有利于4,4’-联 吡啶形成桥连配位。在低pH 值时，4,4’-联吡啶以单端配 位、另一端不配位而以形成氢键的形式存在于化合物中。 到了pH 值为8.0时，4,4’-联吡啶只表现为桥连配位。另外， 高pH 值有利于出现羟基配体。
由两种构筑模块组装形成的可能中间体与最终产物的示意图
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
热力学与动力学产物形成的能量曲线示意图
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
最简单的情况是，热力学控制的结晶产物与动力学控制 的结晶产物一致；也就是说，结晶最快的产物恰好是热 力学最稳定、能量最低的产物，因此产物只有一种。另 一种情况是，动力学控制产物与热力学控制产物不一致
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
温度效应
pH值效应
模板法与添加剂法
溶剂效应 反离子效应 金属离子和配体的浓度、溶剂的极性、pH值和温度的微小的变化都会影响晶体的 质量和产率的变化，或产生全新的骨架结构。
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
1. 温度效应 丁二酸与CoII离子的组装系统 起始反应物的成份与比例相同，均为氢氧化钴：丁二 酸:水≈1:1:28
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
既可能出现热力学控制产物，也可能出现一种、甚至多 种动力学控制产物。形成热力学控制的结晶产物所需的 活化能比形成动力学控制的结晶产物的活化能要明显高 一些，而热力学控制的结晶产物比动力学控制的结晶产 物更稳定。
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
因此，从能量的角度看，由于所需活化能较低，动 力学产物是形成、沉积速度更快的产物。在可以形 成多种产物的情况下，组装、结晶条件的不同，就 完全可能导致不同产物的形成。
加入甲苯或者对二甲苯
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
4 溶剂效应
如果溶剂分子存在于产物之中，主要起模板的作用；如 果溶剂分子不存在于产物之中，则在金属有机框架组装 过程中起反应环境的作用。这两种作用均能影响配位聚 合物的超分子结构。
不论作为模板剂，还是起反应环境作用，溶剂效应均可能 影响金属有机框架组装，导致不同超分子结构的形成
50C 120C
60
TG/()
0
-60
0
50 100 150 200 250 300 350 400 450
T/C
实验产品在不同的烘干程度下的产品的TG热重分析
2 金属有机框架材料的合成工艺
DHTA
Zn(NO3)2.6H2O
DMF：EtOH：H2O 15：1：1
125oC，21h
冷却至室温
2、微波加热得到的晶体比用传统加热得到的更小； 3、和传统方法相比，微波加热得到的结构比表面积和二氧
化碳吸附能力不变； 4、当放射时间超过30分钟后，晶体质量下降，表面出现瑕
疵； 5、反应混合物的组成不同，其可以控制晶体的大小和质量。
2 金属有机框架材料的合成工艺
由于晶核的形成和生长的快速的动力学反应，微晶粉末和 纳米级晶体大多能用微波加热来制得。因此，使用微波加 热法的一个挑战是控制晶体尺寸，与典型的溶剂热反应法 相比，大尺寸晶体较难制得。由于结构的解释对于MOF研 究来说是至关重要的，微波加热可能是不适合新产物的研 究。但是，如果仔细设计合成状态，将能克服这个困难。
Choy等人研究了MOF-5的结晶度和形态，通过改变能量、 放射时间、温度、溶剂和底物的成分。传统加热（105 ℃,24h）与微波加热（95-135 ℃ ）进行对比，反应时间 是10-60min，功率是600W、800W、1000W。可以得出 以下结论：
2 金属有机框架材料的合成工艺
1、仅在微波放射15分钟后就可以得到晶体了，而用传统加 热法需12小时（对于高质量的晶体，需30分钟和24小时）；
Zn-MOF-74
甲醇替代母液
两天内替换5 次
Zn-MOF-74
250oC，6h
冷却至室温
黄色晶体
2 金属有机框架材料的合成工艺
2 金属有机框架材料的合成工艺
2 金属有机框架材料的合成工艺
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
3000
d
c
b
a
2000
Intensity/(a.u)
1000
0
10
20
30
40
2
图2 溶剂的量变化的XRD图谱 (a)EtOH9ml水3ml(b)EtOH3ml水9ml(c)EtOH6ml水9ml(d)溶质量减少20%
2 金属有机框架材料的合成工艺
4000
140C 160C 180C 200C
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
2. pH值效应
在室温和搅拌下将苯甲酸(1.0 mmol)，4,4’-联吡啶(0.5 mmol)，乙酸铜(0.5 mmol)溶于甲醇-水(1:1, 10 mL)溶 液中，将这一混合物的pH值用氨水(12%)分别调节至 5.5，6.0，7.5和8.0，在25 mL特富龙衬底的反应釜中， 加热至60 ℃反应50小时，然后以2 ℃ ·h-1的速度降至室 温
2 金属有机框架材料的合成工艺
因为能量只在反应的混合物中，能量是由大量的材料直接 产生的，而不是通过表面传导的（图-底部）。微波加热 几乎是瞬间发生的，不加热空气和容器，允许使用加压后 溶剂沸腾点之上的温度。这种加热时特殊的，是用不同的 材料响应不同的微波能量。
2 金属有机框架材料的合成工艺
在微波加热中，最重要且最有帮助性的参数是放射能量和 设备。施莱辛格等人发现实验设备方面的不同是不同结果 的主要原因。微波法合成的最佳反应条件，大体上反应发 生在几秒到几分，极少超过一小时。相比于传统的水热合 成法，微波辅助合成法大大节约了反应的时间。
2 金属有机框架材料的合成工艺
2009年，剑桥大学的Friscic等，利用液相辅助研磨法以氧 化锌和反丁烯二酸(fum)为原料，在改变滴加溶剂的种类 和加入框架支撑作用的第二配体后，合成了多孔MOFs材 料
2 金属有机框架材料的合成工艺
溶液扩散法：条件温和，易生成高质量的单晶；但耗时，合成效率低。
溶液搅拌法：
水热与溶剂热法： 耗时较短，易于生成高维度MOF材料，且具有较好的热稳定性，可以解决 室温下反应物不能溶解的问题。
微波辅助合成法： 耗时短，所得晶体较小，但吸附能力不变；超过30分钟，所得晶体有瑕疵。 机械化学合成法：反应时间短，无溶剂或微量溶剂，制备量大(可达公斤 级)、耗能低(不需要加热)且操作方法简单。
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
5 反离子效应 桥连配体二吡啶基噻二唑（L）
2 金属有机框架材料的合成工艺
溶液扩散法： 溶液搅拌法： 水热与溶剂热法： 微波辅助合成法： 机械化学合成法：
2 金属有机框架材料的合成工艺
反应液A
砂芯
缓慢扩散 反应液B
生成物
2 金属有机框架材料的合成工艺
水热或溶剂热法是目前最常用的合成方法，通常是在聚 四氟乙烯内衬的高压反应釜中，将有机配体、金属盐及 结构导向剂溶于水或甲醇、二已基甲酞胺、乙睛等溶剂 中，于一定温度下，依靠体系的自生压力反应一段时间 后，获得MOF材料样品。这种方法反应时间较短、解决 了在室温下反应物不能溶解的问题，而且在此条件下合 成MOFs比在室温下合成更能促进生成高维数的MOFs结 构。
2 金属有机框架材料的合成工艺
2 金属有机框架材料的合成工艺
2 金属有机框架材料的合成工艺
2 金属有机框架材料的合成工艺
Cu(NO3)2·2.5H2O
+
H2O H3BTC
+
EtOH
XRD、
XRD、
SEM测试
SEM测试
溶
表征
表征
剂
改变合
热
MOF-199 成工艺 MOF-199
2 金属有机框架材料的合成工艺
Intensity/(a.u)
2000
0
10
的变化对应产品的XRD图谱
2 金属有机框架材料的合成工艺
a
b
c
d
图6 改变 合成温度 的对应产 品的SEM 照片 (a)200摄 氏度 (b)180摄 氏度 (c)160摄 氏度 (d)140摄 氏度
2 金属有机框架材料的合成工艺