金屬有機骨架材料地合成與應用文獻綜述

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1、實用文案金屬有機骨架材料的合成與應用摘要：近年來，金屬有機骨架材料受到科學家們的高度關注，使得它成為新功能材料研究領域的熱點。本文從金屬有機骨架材料的合成、影響因素、存在問題等方面進行了闡述，并對這種新型多功能材料的應用方面作了展望。關鍵字：1.引言金屬有機多孔骨架化合物(Metal-OrganicFrameworks，MOFs)是近十年來學術界廣泛重視的一類新型多孔材料。MOFs是一種類似于沸石的新型納米多孔材料,但又有別于沸石分子篩。它們的熱穩(wěn)定性不及無機骨架微孔材料，因此在傳統(tǒng)的高溫催化方面的應用受到限制，但在一些非傳統(tǒng)領域，如非線性光學材料、磁性材料、超導材料和儲氫材料等新材

2、料方面的應用前景正在逐步被開發(fā)出來。金屬有機多孔骨架化合物，又稱為金屬有機配位聚合物，它是由含氧、氮等的多齒有機配體(大多是芳香多羧酸)與過渡金屬離子自組裝而成的配位聚合物。在構筑金屬有機多孔骨架時，有機配體選擇起著關鍵性的作用。目前,已經有大量的金屬有機骨架材料被合成,主要是以含羧基有機陰離子配體為主,或與含氮雜環(huán)有機中性配體共同使用。這些金屬有機骨架中多數(shù)都具有高的孔隙率和好的化學穩(wěn)定性。通過設計或選擇一定的配體與金屬離子組裝得到了大量新穎結構的金屬有機多孔骨架化合物。也可以通過修飾有機配體，對這些聚合物的孔道的尺寸進行調控。這種多孔材料的孔道大小、尺寸是多孔材料結構的最重要特征

3、?？撞牧显谠S多領域有著廣泛的應用，如微孔分子篩作為主要的催化材料、吸附分離材料和離子交換材料在石油加工、石油化工、精細化工以及日用化工中起著越來越重要的作用。在高新技術應用領域，多孔材料也展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景，如人們利用瓶中造船路線，在微孔分子篩孔道中制備染料復合體，為進一步研究固體微激光器提供基礎；通過納米化學反應路線技術，在微孔分子篩籠中制備Cd4S4納米團簇或通過“嫁接”或“錨裝”文案大全實用文案等方法組裝具有特定功能與性質的復雜分子、配合物、簇合物、金屬有機化合物、超分子、納米態(tài)、齊聚體與高聚物等。半個世紀以來，隨著多孔材料類型與品種的不斷擴充與發(fā)展，應用領域的拓寬與需求的增

4、加，研究領域和學科間交叉與滲透的日益加強及深化，研究方法與現(xiàn)代試驗技術的進步，大大推動了多孔材料化學內涵的深入與學科面的拓寬。2、合成合成一種新的MOFs時，除了要考慮的幾何因素外,最重要的是維持骨架結構的完整性。因此,需要找到足夠溫和的條件以維持有機配位體的功能和構造,而又有足夠的反應性建立金屬與有機物之間的配位鍵。2.1原料的選擇首先,金屬組分主要為過渡金屬離子,使用得較多的是Zn2+、Cu2+、Ni2+、Pd2+、Pt2+、Ru2+和Co2+等,所使用的價態(tài)多為二價。其次,有機配體應至少含有一個多齒型官能團,如CO2H、CS2H、NO2、SO3H、PO3H等。多齒型官能團使用較

5、多的為CO2H,如對苯二甲酸(BDC)、均三苯甲酸(BTC)、草酸、琥珀酸等。選擇合適的有機配體不僅可以形成新穎結構的MOFs,而且也可能產生特殊的物理性質。另外,溶劑在合成過程中可以起溶解和對配體去質子化的作用。金屬鹽和多數(shù)配體都是固體,所以需要溶劑對其進行溶解。在金屬離子和配體配位之前,配體(如羧酸)需要去質子化,因此多選用堿性溶劑。目前,使用較多的去質子化堿為有機胺類物質,如三乙胺(TEA)、N,N-2-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-2-二乙基甲酰胺(DEF)、N-2-甲基吡咯烷酮等,同時它們又是好的溶劑。近年來,逐漸有了用氫氧化鈉等強堿去質子化。有時,溶劑也能作為配體與金屬

6、離子進行配位,文案大全實用文案或與其它配體形成氫鍵等弱的相互作用,這種弱結合的分子可以通過加熱和真空的方法排除。最后,為了使合成的金屬有機骨架具有理想的孔隙,就需要選擇適宜的模板試劑。模板試劑有時為單獨的物質,有時就是所使用的溶劑。2.2合成方法MOFs的合成一般分為兩種方法:擴散法和溶劑熱法。擴散法：將金屬鹽、有機配體和溶劑按一定的比例混合成溶液,放入一個小玻璃瓶中,將此小瓶置于一個加入去質子化溶劑的大瓶中,封住大瓶的瓶口,然后靜置一段時間即可有晶體生成。這種方法條件比較溫和,易獲得高質量的單晶用于結構分析,但是比較耗時,而且要求反應物的溶解性要比較好,室溫下能溶解。溶劑熱法：與原

7、來的水熱法原理是一樣的,只是溶劑不再局限于水。溶劑熱法MOFs的合成,一般是將反應物與有機胺、去離子水、乙醇和甲醇等溶劑混合,放入密封容器如帶有聚四氟襯里的不銹鋼反應器或玻璃試管中加熱,溫度一般在100—200℃,在自生壓力下反應。隨著溫度的升高反應物就會逐漸溶解。這種方法反應時間較短,而且解決了反應物在室溫下不能溶解的問題。合成中所使用的溶劑尤其是有機溶劑帶有不同的官能團、不同的極性、不同的介電常數(shù)以及不同的沸點和粘度等,從而可以大大地增加合成路線和合成