金屬—有機骨架材料MOFS的研究進展

金屬—有機骨架材料(metal-organic?frameworks，簡稱MOFS)是一種新型的多孔材料，因其具有高孔性、比表面積大、合成方便、骨架規模大小可變以及可根據目標要求作化學修飾、結構豐富等優點，現已在氣體吸附、催化、光電材料等領域受到人們的廣泛關注。? MOFs又名配位聚合物或雜合化合物，是利用有機配體與金屬離子間的金屬．配體絡合作用自組裝形成的具有超分子微孔網絡結構的類沸石(有機沸石類似物)材料[8]。制備MOFs的金屬離子和有機配體豐富多樣，可以根據材料的性能，如官能團、孔道的尺寸和形狀等來加以選擇。常用的有機連接配體為含有N、O等能提供孤對電子的原子的剛性配體，如多羧酸、多磷酸、多磺酸、吡啶、嘧啶等。有機連接配體通過離子鍵與中心金屬離子結合。中心金屬離子幾乎涵蓋了所有過渡金屬元素形成的離子，甚至包括四價的金金屬離子。這為新的MOFs的出現提供了無數的可能。?

圖1??IRMOF-n("=1～8、10、12、14、16)的晶體結構示意圖?

目前，國外開展MOFs材料研究的機構主要有美國密歇根大學Yaghi研究小組和法國拉瓦錫研究所的Ferey研究小組。美國密歇根大學以Yaghi為首的材料設計與研究小組在MOFs材料的合成方面做了大量的基礎性工作。早在1995年，他們就選擇不同的有機分子與Cu(Ⅱ)和Zn(II)絡合，形成結構不同的MOFs。后來他們又系統地研究了不同有機配體對MOFs孔結構的影響。他們在1999年選擇1，4一對苯二甲酸(H2BDC)作為配體合成的MOF-5[9](也稱作IRMOF-1)是系列MOF-n材料中**的材料之一。MOF-5是由4個Zn2+和1個O2-形成的[Zn4O]6+無機基團，這個基團和[O2C—C6H4—CO2]2-以八面體形式連接，從而形成三維立體骨架結構(圖1中的IRMOF-1)。MOF-5為立方晶體，其比表面積高、孔道結構規則、孔容積較大，表現出良好的儲氫性能[10]。該種材料的功能進行了大量的研究。之后，該研究小組在網狀合成理論的指導下，以具有八面體構型的[Zn4O(CO2)6]團簇為基本結構單元，采用一系列不同的二羧酸作為配體(結構如圖2所示)，得到了一系列具有相同拓撲結構的多孔聚合物[11](IRMOF-n，n=1～16)

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小編zhn2021.09.16