金属有机框架材料 ppt课件
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MOFs介绍
可伸展单体在形成SBUs中的作用
原则上来说，使用可以直线延伸的有机配体 来构筑MOFs材料，能得到很大的通道或孔径， 但实验表明这样的构筑完成后，通道很容易 立刻崩塌，形成散乱的分子网络，大大降低 孔径。因此采用SBUs（secondary building units）来构筑MOFs。
上图是IRMOF-n，以Zn作为金属离子。 一系列分子拥有共同的立方拓扑结构
表面活性剂的引导作用
有表面活性剂参与后，通过自组装完成MOFs的合成，可 以实现多层次可调节孔径的材料合成，表面活性剂则可以 很轻易的被除去。
气体储存
MO比表现出更高的活性和选择性，而异相催化剂则更 稳定和易与产物分离。MOFs实际上介于两者之间，被视为“solid counterparts” 均相催化剂，同时其具有的特有的功能基团使其不溶于一般介质，可以作为异 相催化剂使用。
MOFs已经极大地扩展了的多孔材料的范围，但它们仍然主要局限于微孔域， 这限制了它们应用在广泛的领域中。
药物传递
MOFs是介孔材料，形成的分子通道很适合药物分子 的传递，由于其稳定的结构，使得药物的损耗会大 大降低
布洛芬（抗炎药）的传递
结语
近年来，已经制备了不同类型的MOFs材料，并在氢气存储、气体吸附与分离、 传感器、药物缓释、催化反应等领域都有重要的应用。随着MOFs材料种类的日 益增多以及复合MOFs材料的逐渐兴起，MOFs材料将有不可估量的应用前景。
MOFs概述
金属有机框架（Metal-organic frameworks）材料
1.结晶性材料，固体 2.金属、金属离子等与有机配体共价键链接 3.是一种介孔材料，孔径可调，被视为可用于弥合分子筛和介孔二氧化硅之间的差距 4.更大比表面积、更高空隙度
MOFs简介PPT演示课件
药物靶向
MOFs可以作为药物靶向载体，将药物定向输送到病变 部位，提高药物的靶向性和治疗效果。
04
mofs的前景
研究现状
国内外研究团队不 断壮大
基础研究与实际应 用探索并重
多样化的MOFs材料 合成和性质研究
发展趋势
新型MOFs材料探索与合成 MOFs材料在能源、环境、催化等领域的应用拓展
多学科交叉融合，推动MOFs材料发展
未来挑战
MOFs材料稳定性和可重复性 需要进一步提高
MOFs材料在实际应用中的效 率和性能仍需优化
需要加强多学科合作和产学研 转化
05
mofs的制备方法和改性
制备方法
溶剂热法
使用高温高压的反应釜，以有机溶剂作为反应介质，加热至一定 温度，使金属离子与有机配体相互作用形成MOFs。
气相沉积法
将金属前驱体和有机前驱体分别蒸发，在低温下相互碰撞，形成 MOFs薄膜。
01
MOFs是由金属离子或金属团簇作为节点，与多齿配体配位形
成的。
配位环境
02
MOFs中金属中心周围的配位环境通常由有机配体构成，这些
配体与金属中心形成各种几何构型。
网络结构
03
MOFs的网络结构由连接金属节点和有机配体的各种化学键合
构成，形成多孔三维结构。
化学特性
化学多样性
MOFs具有很高的化学多样性，可以通过改变金 属中心和有机配体来调节其化学性质。
制备与改性实例
1
通过溶剂热法制备了Cu-BTC MOFs，具有良好 的孔道结构和稳定性。
2
通过气相沉积法制备了MOF-5薄膜，具有良好 的透光性和化学稳定性。
3
通过溶液法制备了UiO-66 MOFs，具有较高的 比表面积和孔容。
MOFs可以作为药物靶向载体，将药物定向输送到病变 部位，提高药物的靶向性和治疗效果。
04
mofs的前景
研究现状
国内外研究团队不 断壮大
基础研究与实际应 用探索并重
多样化的MOFs材料 合成和性质研究
发展趋势
新型MOFs材料探索与合成 MOFs材料在能源、环境、催化等领域的应用拓展
多学科交叉融合，推动MOFs材料发展
未来挑战
MOFs材料稳定性和可重复性 需要进一步提高
MOFs材料在实际应用中的效 率和性能仍需优化
需要加强多学科合作和产学研 转化
05
mofs的制备方法和改性
制备方法
溶剂热法
使用高温高压的反应釜，以有机溶剂作为反应介质，加热至一定 温度，使金属离子与有机配体相互作用形成MOFs。
气相沉积法
将金属前驱体和有机前驱体分别蒸发，在低温下相互碰撞，形成 MOFs薄膜。
01
MOFs是由金属离子或金属团簇作为节点，与多齿配体配位形
成的。
配位环境
02
MOFs中金属中心周围的配位环境通常由有机配体构成，这些
配体与金属中心形成各种几何构型。
网络结构
03
MOFs的网络结构由连接金属节点和有机配体的各种化学键合
构成，形成多孔三维结构。
化学特性
化学多样性
MOFs具有很高的化学多样性，可以通过改变金 属中心和有机配体来调节其化学性质。
制备与改性实例
1
通过溶剂热法制备了Cu-BTC MOFs，具有良好 的孔道结构和稳定性。
2
通过气相沉积法制备了MOF-5薄膜，具有良好 的透光性和化学稳定性。
3
通过溶液法制备了UiO-66 MOFs，具有较高的 比表面积和孔容。
金属有机骨架材料MOFs及其应用ppt课件.ppt
• we choose MIL-101 as the stationary phase and xylene isomers and ethy-lbenzene (EB) as the targets for separation.
Gu, Z. Y. Yan, X. P. Angewandte Chemie-International Edition 49, 1477-1480 (2010)
Hydrogen Storage in Microporous rganic Frameworks
Rosi, N. L. Eckert, J. Eddaoudi, M. O'Keeffe, M.Yaghi, O. M. science 300, 1027-1029 (2003)
MOF-5的储氢性能
实验流程图
吸附性能
富集效果
105ppb
2030ppb
Metal–Organic Framework MIL-101 for HighResolution Gas-Chromatographic Separation of
Xylene Isomers and Ethylbenzene
• We show the first fabrication of the MOFcoated capillary column for high-resolution GC separation.
78K
298K
Rowsell, J. L. C. Spencer, E. C. Eckert, J. Yaghi, O. M. science 309, 1350-1354 (2005)
Metal Organic Frameworks as Adsorbents for Trapping and Preconcentration of Organic Phosphonates
Gu, Z. Y. Yan, X. P. Angewandte Chemie-International Edition 49, 1477-1480 (2010)
Hydrogen Storage in Microporous rganic Frameworks
Rosi, N. L. Eckert, J. Eddaoudi, M. O'Keeffe, M.Yaghi, O. M. science 300, 1027-1029 (2003)
MOF-5的储氢性能
实验流程图
吸附性能
富集效果
105ppb
2030ppb
Metal–Organic Framework MIL-101 for HighResolution Gas-Chromatographic Separation of
Xylene Isomers and Ethylbenzene
• We show the first fabrication of the MOFcoated capillary column for high-resolution GC separation.
78K
298K
Rowsell, J. L. C. Spencer, E. C. Eckert, J. Yaghi, O. M. science 309, 1350-1354 (2005)
Metal Organic Frameworks as Adsorbents for Trapping and Preconcentration of Organic Phosphonates
铁基金属有机骨架材料(Fe-MOFs)简介教学内容
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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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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
《金属有机化学》ppt课件
25
生物成像技术中应用
2024/1/26
金属有机荧光成像剂
利用金属有机化合物的荧光性质，设计合成具有高亮度、 高稳定性的荧光成像剂，用于生物体内荧光成像。
金属有机核磁共振成像剂
将具有顺磁性的金属有机化合物作为核磁共振成像剂，提 高成像的分辨率和对比度。
金属有机光声成像剂
利用金属有机化合物的光声性质，设计合成具有高吸收系 数和高光热转换效率的光声成像剂，用于生物体内光声成 像。
定义
金属有机化学是研究金属与有机 化合物之间相互作用、反应机理 以及合成应用的一门学科。
发展历程
自19世纪末发现金属有机化合物 以来，金属有机化学经历了漫长 的发展历程，逐渐发展成为一个 独立的学科领域。
4
研究领域及意义
研究领域
金属有机化学的研究领域广泛，包括 金属有机化合物的合成、结构、性质 、反应机理以及应用等方面。
意义
金属有机化学在有机合成、催化、材 料科学、生物医药等领域具有广泛的 应用价值，对推动化学学科的发展具 有重要意义。
2024/1/26
5
与其他学科关系
与无机化学的关系
金属有机化学与无机化学密 切相关，金属有机化合物中 的金属元素通常来自无机化 学领域。
与有机化学的关系
金属有机化学是有机化学的 一个重要分支，研究金属与 有机化合物之间的相互作用 和反应。
实例分析
烯烃的氢化反应中，金属有机催化剂如铂、钯等通过与烯烃形成配位键，降低 反应活化能，促进氢气的加成。
2024/1/26
16
多相催化作用原理及实例分析
多相催化作用原理
催化剂与反应物处于不同相态的催化反应，通常涉及固体催化剂与气体或液体反 应物之间的相互作用。
生物成像技术中应用
2024/1/26
金属有机荧光成像剂
利用金属有机化合物的荧光性质，设计合成具有高亮度、 高稳定性的荧光成像剂，用于生物体内荧光成像。
金属有机核磁共振成像剂
将具有顺磁性的金属有机化合物作为核磁共振成像剂，提 高成像的分辨率和对比度。
金属有机光声成像剂
利用金属有机化合物的光声性质，设计合成具有高吸收系 数和高光热转换效率的光声成像剂，用于生物体内光声成 像。
定义
金属有机化学是研究金属与有机 化合物之间相互作用、反应机理 以及合成应用的一门学科。
发展历程
自19世纪末发现金属有机化合物 以来，金属有机化学经历了漫长 的发展历程，逐渐发展成为一个 独立的学科领域。
4
研究领域及意义
研究领域
金属有机化学的研究领域广泛，包括 金属有机化合物的合成、结构、性质 、反应机理以及应用等方面。
意义
金属有机化学在有机合成、催化、材 料科学、生物医药等领域具有广泛的 应用价值，对推动化学学科的发展具 有重要意义。
2024/1/26
5
与其他学科关系
与无机化学的关系
金属有机化学与无机化学密 切相关，金属有机化合物中 的金属元素通常来自无机化 学领域。
与有机化学的关系
金属有机化学是有机化学的 一个重要分支，研究金属与 有机化合物之间的相互作用 和反应。
实例分析
烯烃的氢化反应中，金属有机催化剂如铂、钯等通过与烯烃形成配位键，降低 反应活化能，促进氢气的加成。
2024/1/26
16
多相催化作用原理及实例分析
多相催化作用原理
催化剂与反应物处于不同相态的催化反应，通常涉及固体催化剂与气体或液体反 应物之间的相互作用。
金属有机骨架材料原理与应用PPT优秀课件
➢ 离子交换材料：大量用于 洗涤剂工业，矿厂与放射 性废料及废液的处理。
1. 金属-有机骨架化合物的简介
自A.Werner在1893年创立配位化学以来，对配合物 的研究成了无机化学中最为活跃的领域之一。1951 年Wilkinsen和Fisher合成了二茂铁以及夹心型化合 物而获得了1973年的诺贝尔化学奖。到目前为止， 已经有20多位科学家从事与配位化学有关的科学研 究而获得诺贝尔奖。可以说，配位化合物已经深入 到了各个研究领域。
Joseph T. Hupp Morrison Professor of Chemistry Department of Chemistry Northwestern University
/hupp/josephhupp.html
材料的成分 MOF-n: Metal-Organic Framework; RPF-n: Rare-Earth Polymeric Framework; MPF-n: Metal Peptide Framework;
结构 ZMOF-n: Zeolite-like Metal-Organic Framework; ZIF-n: Zeolitic Imidazolate Framework; PCN-n: Porous Coordination Network;
Paul Karrer
国籍 瑞士
英国 德国 德国
德国
英国 瑞士
获奖原因
对分子内原子连接的研究，特别是 在无机化学研究领域。
利用X射线技术解析了一些重要生 化物质的结构
对胆汁酸及相关物质结构的研究
对血红素和叶绿素的组成的研究， 特别是对血红素的合成研究
对甾类的结构以及它们和维他命之 间的关系的研究
1. 金属-有机骨架化合物的简介
自A.Werner在1893年创立配位化学以来，对配合物 的研究成了无机化学中最为活跃的领域之一。1951 年Wilkinsen和Fisher合成了二茂铁以及夹心型化合 物而获得了1973年的诺贝尔化学奖。到目前为止， 已经有20多位科学家从事与配位化学有关的科学研 究而获得诺贝尔奖。可以说，配位化合物已经深入 到了各个研究领域。
Joseph T. Hupp Morrison Professor of Chemistry Department of Chemistry Northwestern University
/hupp/josephhupp.html
材料的成分 MOF-n: Metal-Organic Framework; RPF-n: Rare-Earth Polymeric Framework; MPF-n: Metal Peptide Framework;
结构 ZMOF-n: Zeolite-like Metal-Organic Framework; ZIF-n: Zeolitic Imidazolate Framework; PCN-n: Porous Coordination Network;
Paul Karrer
国籍 瑞士
英国 德国 德国
德国
英国 瑞士
获奖原因
对分子内原子连接的研究，特别是 在无机化学研究领域。
利用X射线技术解析了一些重要生 化物质的结构
对胆汁酸及相关物质结构的研究
对血红素和叶绿素的组成的研究， 特别是对血红素的合成研究
对甾类的结构以及它们和维他命之 间的关系的研究
金属有机框架MOFs的合成和应用 ppt课件
water and organic
Solvothermal Method
Aqueous solution of metal
Layering Method
J. Choi, G. Gillan Edward. Inorg.Chem. 2005, 44, 7385.
Microwave assisted method
Ye Ting Song Yixuan Mo Jiamei Liu Yongying Li Qianru Sun Tian
1 Introduction
CONTENT
Synthetic Chemistry of Materials
2 Synthesis of MOFs 3 Application of MOFs
Layer-by-Layer Method
Fig. 2 Layer-by-layer growth of HKUST-1 thin films on COOH-terminated support.
The substrate is repeatedly immersed in solutions of Cu(OAc)2 and H3BTC, with an intermediate washing between successive steps.
THANK YOU!
22
•3 Application
Application of
MOFs
Molecular Transport
• Large surface tension • Big porous
Devices
• actuators; • Sensors; • targeted drug injection • osmotic pumping
Solvothermal Method
Aqueous solution of metal
Layering Method
J. Choi, G. Gillan Edward. Inorg.Chem. 2005, 44, 7385.
Microwave assisted method
Ye Ting Song Yixuan Mo Jiamei Liu Yongying Li Qianru Sun Tian
1 Introduction
CONTENT
Synthetic Chemistry of Materials
2 Synthesis of MOFs 3 Application of MOFs
Layer-by-Layer Method
Fig. 2 Layer-by-layer growth of HKUST-1 thin films on COOH-terminated support.
The substrate is repeatedly immersed in solutions of Cu(OAc)2 and H3BTC, with an intermediate washing between successive steps.
THANK YOU!
22
•3 Application
Application of
MOFs
Molecular Transport
• Large surface tension • Big porous
Devices
• actuators; • Sensors; • targeted drug injection • osmotic pumping
MOF-5简介
• 二次生长法：将金属盐、有机配体和溶剂按一定比例混合成溶液，转入到烧杯中，
静置直至出现晶体。反应特点为反应时间长，条件温和，易于得到高质量的晶体。
2011年，Zhenxia Zhao等用二次生长方法制成厚约14纳米的M0F-5膜。首先将溶剂热法合成 M0F-5制成DMF悬浮液，再将悬浮液涂渍在a - AI2O3上，将上述a - AI2O3置于溶有 Zn(N03>6H20和H2BDC的DMF溶剂中，逐滴加入EDIA，剧烈揽祥,在130°C下反应l-4h，即 得到M0F-5膜。
mof5合成方法水溶剂热法挥发法二次生长法微波法超声法直接加入合成法扩散法将一定量的znno326h2o和h2bdc分别溶于适量的nn二甲基甲酰胺dmf中搅拌至完全溶解后转移至反应釜中置于烘箱中加热反应一段时间待反应结束后关闭烘箱并保持反应釜在烘箱内自然冷却至室温
MOF-5简介
资料收集： PPT制作： PPT讲解：
MOF-5 简介
• MOF-5 是指以 Zn2+和对苯二甲酸(H2BDC)分别为中心金属离子和有机配体，它们之间通过八 面体形式连接而成的具有微孔结构的三维立体骨架。其次级结构单元为 Zn4O(-CO2)6，是由 以1个氧原子为中心、通过6个带苯环的羧基桥联而成的，其结构示意图如图 1-1 所示。这种 物质有着很好的热稳定性，可被加热至300℃仍保持稳定；具有相当大的比表面积和规则的孔 径结构：MOF-5 的比表面积是3362 m2／g，孔容积是1.19 cm3／g，孔径是0.78 nm。
• 然而目前有关MOF-5 的储氢量报道中最大的为Yaghi O M于2003年报道的在77 K、0.7 bar下的4.5％（质量分数）；下限值更是小的惊人：Panella B报道MOF5在室温下，压力67 bar时储氢量还不到质量分数0.2％[7]。这样的储氢能力显然 达不到工业应用的要求。
静置直至出现晶体。反应特点为反应时间长，条件温和，易于得到高质量的晶体。
2011年，Zhenxia Zhao等用二次生长方法制成厚约14纳米的M0F-5膜。首先将溶剂热法合成 M0F-5制成DMF悬浮液，再将悬浮液涂渍在a - AI2O3上，将上述a - AI2O3置于溶有 Zn(N03>6H20和H2BDC的DMF溶剂中，逐滴加入EDIA，剧烈揽祥,在130°C下反应l-4h，即 得到M0F-5膜。
mof5合成方法水溶剂热法挥发法二次生长法微波法超声法直接加入合成法扩散法将一定量的znno326h2o和h2bdc分别溶于适量的nn二甲基甲酰胺dmf中搅拌至完全溶解后转移至反应釜中置于烘箱中加热反应一段时间待反应结束后关闭烘箱并保持反应釜在烘箱内自然冷却至室温
MOF-5简介
资料收集： PPT制作： PPT讲解：
MOF-5 简介
• MOF-5 是指以 Zn2+和对苯二甲酸(H2BDC)分别为中心金属离子和有机配体，它们之间通过八 面体形式连接而成的具有微孔结构的三维立体骨架。其次级结构单元为 Zn4O(-CO2)6，是由 以1个氧原子为中心、通过6个带苯环的羧基桥联而成的，其结构示意图如图 1-1 所示。这种 物质有着很好的热稳定性，可被加热至300℃仍保持稳定；具有相当大的比表面积和规则的孔 径结构：MOF-5 的比表面积是3362 m2／g，孔容积是1.19 cm3／g，孔径是0.78 nm。
• 然而目前有关MOF-5 的储氢量报道中最大的为Yaghi O M于2003年报道的在77 K、0.7 bar下的4.5％（质量分数）；下限值更是小的惊人：Panella B报道MOF5在室温下，压力67 bar时储氢量还不到质量分数0.2％[7]。这样的储氢能力显然 达不到工业应用的要求。
MOFs简介(共18张)
金属有机框架(kuànɡ jià)化合物(MOFs) 简介
第1页，共18页。
根据国际纯粹化学与应用化学联合会的规定 ，由孔径的大小，把孔分为三类(sān lèi)： 微孔（孔径小于2nm）、介孔（2～50nm）、大孔（孔径大于50nm），如图1 所示。
Figure 1 pore size
第2页，共18页。
第6页，共18页。
有机配体调节
MOFs的配体类型(lèixíng)
• 含氮杂环有机配体MOFs • 含羧基有机配体MOFs • 含氮杂环与羧酸混合配体MOFs • 两种羧酸混合配体MOFs
第7页，共18页。
一般来说,空间位阻大的配体不利于形成(xíngchéng)高维数的网络结构,而具 有稳定的环状结构(刚性) 的有机分子常被用来构筑孔道结构的高维 聚合物,同时,这个刚性分子应至少含有一个多齿型官能团, 如-CO2H、 -CS2H、-NO2、-SO3H、-PO3H等,使之具有很好的配位能力和聚合
聚合物,有机分子链的长短直接决定聚合物孔径(kǒngjìng)的大小,有机 配体的修饰基团可调节聚合物的孔结构和孔表面的物理化学性质,
而不同类型的有机配体(如羧酸类的含氧配体、吡啶类的含氮配体、有机 膦类的含磷配体等) 会改变聚合物的网络拓扑结构。
第13页，共18页。
应用 MOFs多孔材料在催化剂、吸附分离、气体的储存及光电磁材料 等方面具有重要的应用价值。金属位在大量的分子识别过程中起 了关键性的作用，因为金属位能产生高度的选择性和特定分子的 储存和传送。MOFs材料经常具有不饱和配位的金属位和大的比 表面积，这在化学工业中有着(yǒu zhe)广阔的应用前景。 • 气体储存 • 催化剂
定性的作用。尽管如此, 现在想通过简单的设计而直接合成得到精确
第1页，共18页。
根据国际纯粹化学与应用化学联合会的规定 ，由孔径的大小，把孔分为三类(sān lèi)： 微孔（孔径小于2nm）、介孔（2～50nm）、大孔（孔径大于50nm），如图1 所示。
Figure 1 pore size
第2页，共18页。
第6页，共18页。
有机配体调节
MOFs的配体类型(lèixíng)
• 含氮杂环有机配体MOFs • 含羧基有机配体MOFs • 含氮杂环与羧酸混合配体MOFs • 两种羧酸混合配体MOFs
第7页，共18页。
一般来说,空间位阻大的配体不利于形成(xíngchéng)高维数的网络结构,而具 有稳定的环状结构(刚性) 的有机分子常被用来构筑孔道结构的高维 聚合物,同时,这个刚性分子应至少含有一个多齿型官能团, 如-CO2H、 -CS2H、-NO2、-SO3H、-PO3H等,使之具有很好的配位能力和聚合
聚合物,有机分子链的长短直接决定聚合物孔径(kǒngjìng)的大小,有机 配体的修饰基团可调节聚合物的孔结构和孔表面的物理化学性质,
而不同类型的有机配体(如羧酸类的含氧配体、吡啶类的含氮配体、有机 膦类的含磷配体等) 会改变聚合物的网络拓扑结构。
第13页，共18页。
应用 MOFs多孔材料在催化剂、吸附分离、气体的储存及光电磁材料 等方面具有重要的应用价值。金属位在大量的分子识别过程中起 了关键性的作用，因为金属位能产生高度的选择性和特定分子的 储存和传送。MOFs材料经常具有不饱和配位的金属位和大的比 表面积，这在化学工业中有着(yǒu zhe)广阔的应用前景。 • 气体储存 • 催化剂
定性的作用。尽管如此, 现在想通过简单的设计而直接合成得到精确
MOF-5简介ppt课件
4
MOF-5合成方法
二次生长 法
微波法
水（溶剂） 热法
MOF-5合 成方法
挥发法 扩散法超Leabharlann 法直接加入 合成法5
MOF-5合成方法
• 水(溶剂)热法：将金属盐与有机配体溶解在溶剂中，所得混合溶液在反应釜、一定的
温度和自生压力下反应，获得目标产物。
将一定量的 Zn(NO3)2·6H2O 和 H2BDC 分别溶于适量的 N’N-二甲基甲酰胺（DMF）中，搅拌至完 全溶解后转移至反应釜中，置于烘箱中加热反应一段时间，待反应结束后，关闭烘箱并保持反应釜在 烘箱内自然冷却至室温；将反应所得的晶体样品滤出后用 DMF 反复冲洗，以除去未反应的锌盐和对 苯二甲酸；最后将冲洗后的晶体于氯仿中浸泡 2~3 次后滤出，以除去客体分子DMF，然后将收集到 的样品在 120℃下进行烘干，或是将冲洗后的晶体用氯仿冲洗后直接再 200℃下加热活化去除客体分 子，最后收集样品密封保存以待用。流程图如下：
MOF-5简介
资料收集： PPT制作： PPT讲解：
1
MOF-5简介 MOF-5合成方法 MOF-5的优点及不足 提高MOF-5储氢能力的方法
目录
2
MOFs简介
• 金属-有机框架材料（Metal-OrganicFrameworks, MOFs）是一类有机-无机杂化 材料，由有机配体和无机金属单元构建而成。
• MOFs因具有比表面积大和空隙率大，结构组成多样及热稳定性好等特点，已 成为当今新功能材料研究的热点。
具体来说， MOFs的晶体密度为0.21～0.41g/cm3，是目前所报道的贮氢材料中最 轻的；它的比表面积很大，已报道合成的此类物质中平均表面积＞2000m2/g，比 含碳类多孔材料的还要大数倍；它可以在室温、 安全的压力（<2MPa ）下快速可 逆地吸收大量的气体。良好的热稳定性以及便捷的改性手段也使得它备受青睐。
MOF-5合成方法
二次生长 法
微波法
水（溶剂） 热法
MOF-5合 成方法
挥发法 扩散法超Leabharlann 法直接加入 合成法5
MOF-5合成方法
• 水(溶剂)热法：将金属盐与有机配体溶解在溶剂中，所得混合溶液在反应釜、一定的
温度和自生压力下反应，获得目标产物。
将一定量的 Zn(NO3)2·6H2O 和 H2BDC 分别溶于适量的 N’N-二甲基甲酰胺（DMF）中，搅拌至完 全溶解后转移至反应釜中，置于烘箱中加热反应一段时间，待反应结束后，关闭烘箱并保持反应釜在 烘箱内自然冷却至室温；将反应所得的晶体样品滤出后用 DMF 反复冲洗，以除去未反应的锌盐和对 苯二甲酸；最后将冲洗后的晶体于氯仿中浸泡 2~3 次后滤出，以除去客体分子DMF，然后将收集到 的样品在 120℃下进行烘干，或是将冲洗后的晶体用氯仿冲洗后直接再 200℃下加热活化去除客体分 子，最后收集样品密封保存以待用。流程图如下：
MOF-5简介
资料收集： PPT制作： PPT讲解：
1
MOF-5简介 MOF-5合成方法 MOF-5的优点及不足 提高MOF-5储氢能力的方法
目录
2
MOFs简介
• 金属-有机框架材料（Metal-OrganicFrameworks, MOFs）是一类有机-无机杂化 材料，由有机配体和无机金属单元构建而成。
• MOFs因具有比表面积大和空隙率大，结构组成多样及热稳定性好等特点，已 成为当今新功能材料研究的热点。
具体来说， MOFs的晶体密度为0.21～0.41g/cm3，是目前所报道的贮氢材料中最 轻的；它的比表面积很大，已报道合成的此类物质中平均表面积＞2000m2/g，比 含碳类多孔材料的还要大数倍；它可以在室温、 安全的压力（<2MPa ）下快速可 逆地吸收大量的气体。良好的热稳定性以及便捷的改性手段也使得它备受青睐。
金属有机框架
19
Thank you！
20
Shekhah, O. Materials, 2010, 3, 1302–1315 Shekhah, O. et al. Nat. Mater., 2009, 8, 481-484
Suppress the interpenetration MOFs on functionalized organic surface(SURMOF)
Conclusion & Comparison
methods Advantages & Disadvantages Simple Time consuming •Sensitive to synthetic conditions Efficient Oriented, pattered and multi-layer growth Mechanically robust Time saving Growth and functionalization achieved simultaneously Realized 3D growth Controlled and highly oriented growth Interpenetration suppressed Complex
Falcaro, P. et al. Nat. Commun., 2011, 2, 237
12
Liquid-phase epitaxy
Interpenetrated networks reduce the pore size and the available space within the MOFs Lead to the collapse of the network on solvent removal
金属有机框架材料
毒性问题
部分金属有机框架材料可能 含有有毒元素，如铅、汞等， 这限制了其在某些领域的应 用。
未来发展方向与前景
提高稳定性
通过改进合成方法和材料设计， 提高金属有机框架材料的稳定性 和耐候性，使其能在更广泛的环
境条件下应用。
降低合成成本
发展更高效、低成本的合成方法 ，降低金属有机框架材料的生产 成本，促进其在工业领域的应用
金属有机框架材料
目录
• 金属有机框架材料简介 • 金属有机框架材料的合成与制备 • 金属有机框架材料的结构与性质 • 金属有机框架材料的应用研究 • 金属有机框架材料的挑战与前景
01
金属有机框架材料简介
定义与特性
定义
金属有机框架材料（MOFs）是一 种由金属离子或团簇与有机配体通 过配位键自组装形成的多孔晶体材 料。
孔径可调
MOFs的孔径可以在原子尺度上精 确控制，这使其成为存储和分离 气体分子的理想选择。
高比表面积
MOFs的比表面积通常很高，这使 得它们在催化、传感器和能量存 储等领域具有潜在应用。
物理性质
光学性质
01
某些MOFs具有独特的光学性质，如荧光或非线性光学性质，使
其在光电器件、传感器和光学器件中有潜在应用。
光电性能
总结词
金属有机框架材料具有优异的光电性能，可 应用于光电转换和发光器件等领域。
详细描述
金属有机框架材料具有优异的光电性能，如 高电子迁移率、良好的光学透性和可调的能 级结构等。这些性质使得金属有机框架材料 在光电转换器件（如太阳能电池和光电探测 器）和发光器件（如OLED和LED）等领域具 有广泛的应用前景。通过进一步优化材料的 结构和组成，可以进一步提高其光电性能。
奇妙的金属有机骨架材料PPT课件
02
MOFs具有高比表面积、高孔隙 率、可调的孔径和功能性强的特 点，在气体储存、分离、催化等 领域具有广泛的应用前景。
研究背景
随着能源和环境问题的日益严重，对 高效、低成本的气体储存和分离技术 的需求不断增加。
MOFs作为一种新型多孔材料，在气 体吸附和分离领域具有巨大的应用潜 力，成为当前研究的热点。
智能化发展
探索金属有机骨架材料的智能 化应用，如传感器、存储器等
。
07 结论
研究成果总结
结构多样性
金属有机骨架材料（MOFs）具有高度可调的孔径和结构， 这使得它们在气体储存、分离和催化等领域具有广泛的应用。
高比表面积
MOFs具有极高的比表面积，这意味着它们具有更大的表 面活性位点，有利于反应物的吸附和催化反应的进行。
详细描述
根据节点金属和有机配体的不同，MOFs可分为多种类型，如基于Zn、Cu、Co等金属的MOFs。合成 方法通常是在一定温度和压力下，将金属盐和有机配体在溶剂中加热反应，生成MOFs晶体。此外， 还有气相沉积法、电化学法等合成方法。
应用领域与前景
总结词
MOFs在气体储存、分离、催化等领域具 有广泛的应用前景，未来发展方向包括 提高材料稳定性、实现规模化应用和拓 展应用领域等。
在药物传递与生物医学方面的应用
总结词
精准、高效
详细描述
金属有机骨架材料可以作为药物载体，实现 药物的精准传递和释放。它们能够控制药物 释放的速度和部位，提高药物的生物利用度
和治疗效果。
在光电领域的应用
总结词
高性能、多功能
详细描述
金属有机骨架材料具有优异的光电性能和可调的电子结 构，可应用于太阳能电池、发光二极管和光电探测器等 领域。它们能够提高器件的效率和稳定性，并实现多功 能集成。
MOFs具有高比表面积、高孔隙 率、可调的孔径和功能性强的特 点，在气体储存、分离、催化等 领域具有广泛的应用前景。
研究背景
随着能源和环境问题的日益严重，对 高效、低成本的气体储存和分离技术 的需求不断增加。
MOFs作为一种新型多孔材料，在气 体吸附和分离领域具有巨大的应用潜 力，成为当前研究的热点。
智能化发展
探索金属有机骨架材料的智能 化应用，如传感器、存储器等
。
07 结论
研究成果总结
结构多样性
金属有机骨架材料（MOFs）具有高度可调的孔径和结构， 这使得它们在气体储存、分离和催化等领域具有广泛的应用。
高比表面积
MOFs具有极高的比表面积，这意味着它们具有更大的表 面活性位点，有利于反应物的吸附和催化反应的进行。
详细描述
根据节点金属和有机配体的不同，MOFs可分为多种类型，如基于Zn、Cu、Co等金属的MOFs。合成 方法通常是在一定温度和压力下，将金属盐和有机配体在溶剂中加热反应，生成MOFs晶体。此外， 还有气相沉积法、电化学法等合成方法。
应用领域与前景
总结词
MOFs在气体储存、分离、催化等领域具 有广泛的应用前景，未来发展方向包括 提高材料稳定性、实现规模化应用和拓 展应用领域等。
在药物传递与生物医学方面的应用
总结词
精准、高效
详细描述
金属有机骨架材料可以作为药物载体，实现 药物的精准传递和释放。它们能够控制药物 释放的速度和部位，提高药物的生物利用度
和治疗效果。
在光电领域的应用
总结词
高性能、多功能
详细描述
金属有机骨架材料具有优异的光电性能和可调的电子结 构，可应用于太阳能电池、发光二极管和光电探测器等 领域。它们能够提高器件的效率和稳定性，并实现多功 能集成。
金属有机化合物课件
金属有机化合物的键合性质
01
02
03
金属-碳键
金属与碳原子之间形成的 化学键，具有独特的成键 性质和反应活性。
金属-氢键
金属与氢原子之间形成的 化学键，在催化加氢等反 应中具有重要作用。
金属-金属键
部分金属有机化合物中存 在金属与金属之间的直接 成键，具有特殊的电子结 构和磁性。
金属有机化合物的反应性质
金属还原消除
高价态的金属有机化合物可以被还原剂还原为低价态，同时消除一些小分子（如氢 气、卤化氢等），生成新的金属有机化合物。
其他合成方法
自由基反应
通过自由基引发剂引发自 由基反应，可以合成一些 具有特殊结构的金属有机 化合物。
缩合反应
通过缩合反应可以合成一 些大环或多环的金属有机 化合物。
重排反应
生物成像剂
某些金属有机化合物具有良好的光学 性质，可以作为生物成像剂用于荧光 显微镜、MRI等医学影像技术。
在催化领域中的应用
均相催化
金属有机化合物可以作为均相催化剂，催化有机反应、氧化还原反应等。
非均相催化
通过将金属有机化合物负载在固体载体上，可以制备出非均相催化剂，用于多相催化反应。
06
结论与展望
在某些条件下，金属有机 化合物可以发生重排反应， 生成结构更复杂的金属有 机化合物。
04
金属有机化合物的表征技术
红外光谱
原理
红外光谱是通过检测化合物分子 振动能级跃迁时吸收或发射的红 外光来获取分子结构信息的技术。
应用
用于鉴定金属有机化合物中的官能 团、确定分子结构以及研究反应机 理等。
特点
红外光谱具有高度特征性和指纹性， 对于含有不同官能团的金属有机化 合物具有很好的区分度。
金属有机框架材料的合成.pptx
第11页/共50页
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
由于金属有机框架的结构复杂性和影响结构的因素比较多，难以概括出 普适性的反应条件与反应环境对配位聚合物结构的调控作用规律。但是， 通过对一些具体反应体系的了解与分析，无疑有助于了解反应和结晶的 温度、pH值、溶剂、反离子，以及模板与添加剂等主要因素对产物结构 的调控作用，并合理应用于特定组装体系。
第20页/共50页
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
第21页/共50页
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
第22页/共50页
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。 加入甲苯或者对二甲苯
第34页/共50页
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
第35页/共50页
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。
第19页/共50页
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。
1 反应条件对金属有机框架结构的调控
由于金属有机框架的结构复杂性和影响结构的因素比较多，难以概括出 普适性的反应条件与反应环境对配位聚合物结构的调控作用规律。但是， 通过对一些具体反应体系的了解与分析，无疑有助于了解反应和结晶的 温度、pH值、溶剂、反离子，以及模板与添加剂等主要因素对产物结构 的调控作用，并合理应用于特定组装体系。
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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
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1 反应条件对金属有机框架结构的调控
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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。 加入甲苯或者对二甲苯
第34页/共50页
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
第35页/共50页
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。
第19页/共50页
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。
第8章 金属有机骨架材料
(3) 1999年，Yaghi在Nature上发表了由锌离子和对苯二甲 酸 构建的MOF-5（又称IRMOF-1）。
HOOC
COOH
Zn(NO3)2
Nature, 1999, 402(6759), 276.
(4) 1999年，香港科技大学Williams教授在Science上发表了 由硝酸铜和均苯三甲酸构建的另一著名的金属有机骨架 HKUST-1（又称MOF-199） 。
第8章
金属有机骨架材料
Metal-organic frameworks, MOFs
❖MOFs的发展历史 ❖MOFs的优点与缺点 ❖MOFs的结构设计策略 ❖MOFs的合成方法 ❖MOFs的应用
MOFs的概念 金属有机骨架（MOFs），也称配位聚合物（coordination polymers, CPs），是由金属离子或金属簇与有机配体通过 配位组装形成的一类具有周期性多维结构的多孔有机-无机 杂化材料。
❖气体吸附 氢气吸附：
MOF-5是众多MOFs中的一个典型范例，其框架[Zn4O(BDC)3]是 Zn4O(COO)6单元与对苯二甲酸根BDC相互连接形成的具有pcu拓扑的三 维网络。MOF-5在真空下可以稳定到400 oC。Long等在严格无水无氧条 件下制备的MOF-5样品，其高压H2吸附测试显示在7 K、4 MPa下，H2 超额吸附量为76 mg/g。当压力为17 MPa时，H2绝对吸附量高达130 mg/g，体积存储密度为77 g/L。
(1) 1989年，澳大利亚Robson教授首次报道了一系列多孔配位 聚合物的晶体结构。（J. Am. Soc. Chem., 1989, 111, 5962）
(2) 1995年 美国Yaghi教授课题组使用一价铜离子和4,4‘-联吡 啶为原料，通过水热合成法制备了具有金刚烷型网状结构 的配位聚合物MOF-1，并首次提出MOFs的概念。
二金属有机化合物的结构与构型(共22张PPT)
金属旋转的能垒较低，各环之间的相互作用对构象影响较为重要。
过大Wi渡多lki金 为ns属一on价些和电白Fi子色氧指sc壳的h化定e层盐r态获留上状1（给的固97O价体电3年S电，负诺,子可O性贝数形x尔大成(iNd化有V的aE学规t,i配v奖N则eu。体的mS晶b后tea体r以to，ef及)V熔a:把配沸len点金c体e较属E和高le-，c金金tr难o属属n溶s键)于原或脂均子有肪裂效烃之后原和间子留芳序香的在数烃金公(等E属A用有N机上,电E溶的ff子e剂c电t。i对v荷e A（数toσm之键N和u电m。b子er）) 被
• 凡能形成反馈π键的配体称为π酸配体。它既 是Lewis酸也是Lewis碱。
• Π酸配体有端头π酸和侧面π酸配体之分。
过渡金属有机配合物的构型
配体、中性配体 L 、 离子型配体X
• 配位数（CN, Coordination Number): 配合物中与金属原子配位的电子供体的数目。
环戊二烯作为配体可以与金属分别以σ键和π键配位。
二、金属有机化合物的结构与构型
• 有机金属化合物的结构 • 过渡金属有机配合物的构型 • 18电子规则
有机金属化合物的结构
• 离子键型
离子键型化合物是一类具有最大极性键的化合物。大多为一些白色的 盐状固体，可形成有规则的晶体，熔沸点较高，难溶于脂肪烃和
芳香烃等有机溶剂。周期表中IA;IIA;IIIA及锕系和稀土元素易
[MXaLb]c+
OS=a + c
（C3H3)2Pd2Cl2
• d轨道的价电子数 dn
• n= N- OS =N- a - c
•过渡金属价电子壳层上的价电子数(NVE, Number of Valence Electrons) 或 有效原子序数(EAN, Effective Atom Number)
过大Wi渡多lki金 为ns属一on价些和电白Fi子色氧指sc壳的h化定e层盐r态获留上状1（给的固97O价体电3年S电，负诺,子可O性贝数形x尔大成(iNd化有V的aE学规t,i配v奖N则eu。体的mS晶b后tea体r以to，ef及)V熔a:把配沸len点金c体e较属E和高le-，c金金tr难o属属n溶s键)于原或脂均子有肪裂效烃之后原和间子留芳序香的在数烃金公(等E属A用有N机上,电E溶的ff子e剂c电t。i对v荷e A（数toσm之键N和u电m。b子er）) 被
• 凡能形成反馈π键的配体称为π酸配体。它既 是Lewis酸也是Lewis碱。
• Π酸配体有端头π酸和侧面π酸配体之分。
过渡金属有机配合物的构型
配体、中性配体 L 、 离子型配体X
• 配位数（CN, Coordination Number): 配合物中与金属原子配位的电子供体的数目。
环戊二烯作为配体可以与金属分别以σ键和π键配位。
二、金属有机化合物的结构与构型
• 有机金属化合物的结构 • 过渡金属有机配合物的构型 • 18电子规则
有机金属化合物的结构
• 离子键型
离子键型化合物是一类具有最大极性键的化合物。大多为一些白色的 盐状固体，可形成有规则的晶体，熔沸点较高，难溶于脂肪烃和
芳香烃等有机溶剂。周期表中IA;IIA;IIIA及锕系和稀土元素易
[MXaLb]c+
OS=a + c
（C3H3)2Pd2Cl2
• d轨道的价电子数 dn
• n= N- OS =N- a - c
•过渡金属价电子壳层上的价电子数(NVE, Number of Valence Electrons) 或 有效原子序数(EAN, Effective Atom Number)
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二次生长法
二次生长法又称晶种法, 是将晶体成核和晶体生长的
步骤在水热/溶剂热合成之前分开。
首先合成出均匀的纳米级金属有机框架晶种, 然后用物 理方法在载体表面形成一层MOF晶种层, 再将载体放入一 定浓度MOF 膜的合成液中, 在一定条件下晶化成膜。晶种 的存在使膜的形成不需要成核期, 改变了晶体在载体上的 生长行为, 缩短了合成时间, 从而可以得到均匀的且厚度较 薄的金属有机框架膜。
金属有机框架材料
金属有机框架膜的制备及应用
金属有机框架膜简介
金属有机框架材料作为一种新型的多孔无机-有 机杂化晶态材料，在化学、材料、物理等领域引起广泛 的关注，它结合了无机与有机材料的特点。在气体储存 与分离、发光、传感、催化、磁性等领域具有广泛的潜 在价值。当MOFs被制备成膜时，MOFs材料在气相领域的 应用获得拓展，MOFs的气体分离应用从吸附分离延伸到 了膜分离,利用MOFs孔洞尺寸、形状和表面化学性质的可 调节或修饰的特点,赋予MOFs材料对一些轻气体分子更加 优异的膜分离性能。此外,MOF膜将MOFs的探测范围延伸 到了气体,可以实现湿度探测以及其它气体或蒸气的荧光 探测。
目前， MOF膜应用于传感与探测的方式有：发光性能 的改变（发光强度、峰位等）、膜颜色的变化、吸收光谱 的变化、质量的改变、电学性能的变化等等。
催化
大量的研究证实, 金属有机框架材料可以作为均相催化 物质且具有良好的活性和选择性。MOF 的无机-有机杂合 结构和多孔性, 为在孔结构中创造一个或多个催化位点提 供了很多机会。然而, 将金属有机框架膜用于催化应用的 例子却很少.Hermes 等将有机金属前驱体载入到MOF-5 膜, 采用氢气还原前驱体或用紫外灯光分解的策略将钯粒 子嵌入膜中。经此法制备的MOF-5 膜适合作为环辛烯加 氢催化的催化剂。
目前,MOF多晶膜的制备方法有：原位晶化法、二次生长法、 逐层沉积法等
原பைடு நூலகம்晶化法
原位晶化法, 又称直接法。在水热或溶剂热条件下, 将载体直接与前驱溶胶或溶液接触, 金属有机框架晶体在 支撑体表面附近形成局部过饱和, 在支撑体表面产生晶核, 通过不断长大、相互融合、交联而形成金属有机框架膜。 在成膜过程中, 晶体的生长在支撑体的表面与溶液中同时 进行, 这种生长方法使得晶体以一定的互生及连续的形式 生长于支撑体的表面。
逐层(LBL)沉积法
通常情况下, 金属有机框架膜的合成与金属有机框架 粉末的合成相似, 但这些合成条件可能不是膜形成的最优 条件, 直接的生长方法往往需要自组装单层或晶种将载体 的表面功能化促进膜的形成。在某些情况下, 金属有机框 架膜的获得可以通过载体分别浸泡在金属和有机前驱体的 溶液中, 一次一个分子层或离子层的方式来生长 载体表面 上修饰的功能基团可能导致金属有机框架结构在一个特定 的晶体方向生长, 从而形成具有择优取向的薄膜。
对于大多数MOFs,采用大尺寸的MOFs颗粒作为晶种时并不 能制备出好的MOF膜。制备纳米尺寸的MOFs颗粒作为晶种,然 后采用二次生长法制备MOF膜成为解决该问题的方法。将室温 下制备ZIF-7纳米晶分散于聚乙稀亚胺的水溶液中,然后浸涂于多 孔氧化铝基板上,最后釆用二次生长法制备连续致密的、可用于 气体分离的ZIF-7多晶膜。在浸涂纳米晶时,聚乙稀亚胺通过氧键 作用增强了ZIF-7纳米晶与多孔氧化销基板之间的相互作用。
直接法的优点在于操作过程简单、适用性强、投资成 本低，但由于合成液在支撑体表面随机成核, 因而直接法 对合成条件的要求比较苛刻.
以MOF-5为例,首先多孔氧化铭放置于1,4-对苯二甲酸的 DMF溶液中半小时,然后再加入脱水的Zn(N03)2·0.86H20,最 后加热至105℃，溶剂热反应便可得到M0F-5多晶膜。下图 表明M0F-5颗粒在多孔氧化铭基扳上形成连续密堆积,从截面 图可以估计其膜的厚度约为5μm。
气体膜分离
膜分离主要是利用混合物中各组分在通过膜这一障碍 物时展现不同的渗透性能来实现组分的分离、浓缩和提纯。 组分分子在多孔膜中传质机理主要有：Knudsen扩散，分 子筛筛分机理以及表面扩散流。
化学传感与探测
金属有机框架材料结构和性质的可调控性使其具有优 于其他化学传感材料的重要优势.。金属有机框架材料的高 孔隙率可以为传感提供高的灵敏性和他们用铜片作电极, 采用蒸发的方法在膜的上面覆盖圆形的铝电极, 通过改变 相对湿度来检测电容的线性响应, 结果显示出很好的灵敏 性和选择性, 而且测试结果随着时间的延长具有再现性和 稳定性.。
机理与过程: 载体基板经过有机官能团如羟基、羧基、氨基、吡啶基
等修饰后,可以与金属离子发生配位作用,从而进一步不断与有 机配体、金属离子分步逐层发生配位作用,最后实现MOFs在基 板上的层层生长。这类方法主要用于制备SURMOF膜。
金属有机框架膜的应用
越来越多的MOFs材料被设计与合成,并且应用于气体存 储与分离、发光、催化等。对MOF膜的应用研究也引起了广大 的关注。MOF膜体现的优异的气体分离性能,使其能在能源、 工业、环境等领域具有潜在的应用前景。同时,MOF膜对气体 与蒸气的传感与选择性探测的应用,使其在工业生产、化学污 染气体探测、公共场所的安全、环境监测等具有广阔的应用 前景。MOF膜具有成本低、过程简单等特点,MOF膜的研究与发 展对于MOFs材料的器件化和商业化具有重要的意义。
一、选择透过性是膜 最显著的一个特点； 二、膜能够充当两相 之间的界面或者是屏 障，该膜要能够与两 侧的流体相互接触； 三、膜的传质动力可 以是温度差，浓度差， 电势差，压力差等。
金属有机框架膜的合成策略
通过一定的方法可以获得两种类型的金属有机框架膜: (1) 金属有机框架晶体或粒子任意取向地堆积在支撑体表面的多 晶膜, 此种膜上的晶体可以是互生并完全覆盖载体的表面, 也可 以是晶体散落在载体上; (2) 载体表面与金属有机框架的晶体之间具有相互作用, 导致晶 体沿着某一个特殊的方向生长,从而获得具有择优取向的金属有 机框架膜。虽然金属有机框架膜的制备方法很多, 根据制膜材料、 载体结构、膜孔径大小、孔隙率、载体性质和膜厚度等的不同, 可以选择不同的制膜方法.