MOF

金属一有机骨架材料

1.金属一有机骨架(Metal-Organic Framework, MOF )是指有机配体与金属离

子通过自组装形成的具有周期性网络结构的金属一有机骨架材料，又称为金属一有机配位聚合物(Metal-Organic Coordination Polymer，MOCP)或无机一有机杂化材料( Inorganic-Organic Hybrid Materials )。MOFs 属于配位聚合物中的一个分支，它具有高结晶度、多孔性以及存在强的金属—配体的相互作用等特性。同时，由于其具有特殊的周期性结构、高比表面积、高吸附性高孔隙率等特性，已经在吸附、电化学、催化等力而显示了广泛的应用前景。

2.金属一有机骨架材料的分类：

（1）按骨架结构可分为：一维链状化合物、二维层状化合物以及三维网状化合物;

（2）按金属中心离子类别可分为：过渡金属配位聚合物、稀土金属配位聚合物、碱金属配位聚合物和碱土金属配位聚合物等;

（3）按金属中心离子数目可分：单核、双核、三核、四核等多核;按功能来分:可分为发光，磁性，导电，微孔等类;

（4）按配体的类别可分为含梭酸类配体、含氮杂环类配体、含梭酸及氮杂环混合类配体等类。

3.金属一有机骨架材料制备方法

金属一有机骨架材料的合成方法通常有:溶液挥发法、扩散法、水热/溶剂热法及超声、微波和紫外光技术等。这几种方法相互补充，有时采用不同的方法可以生成不同结构和功能的化合物。

（1）溶液挥发法

将选择的金属盐、配体溶解在适当的溶剂中，静置使其缓慢自组装生成金属一有机骨架晶体材料。此方法适用于配体前体和配位产物溶解性较好，且产物在所选溶剂中的溶解性较差。

（2）扩散法

扩散法包括气相扩散，液相扩散和凝胶扩散，此法适用于配合产物溶解性差，直接混合一般会以粉末的形式生成，且生成物溶解性差，难以找到合适的溶剂对产物进行重结晶。

（3）水热或溶剂热法

水热与溶剂热合成是指在一定温度和压强下利用溶剂中物质的化学反应进行的合成。对于溶解性相对比较差的配体可以采用水热或溶剂热法培养配合物单

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晶，这种方法是指在一定温度和压强下利用溶剂中物质的化学反应进行的合成，在这种密封体系中配体的溶解性和反应性都会发生相应的变化。通常水热合成是指在密闭体系中，以水为溶剂，在一定温度下(100~1000℃ )，在水的自生压强(1~100 MPa)条件下，使前驱体（即原料）反应和结晶。溶剂热合成，一般是将反应物与有机胺、乙醇和甲醇等溶剂混合，放入密封容器的不锈钢反应器或玻璃试管中加热，温度一般在(100~200℃ )在自生压力下反应。

图为MOF组装图

多活性位催化剂的制备、表征及烃类选择氣化催化性能研究

4.金属有机骨架材料是一类新型的多孔材料。材料具有如下的内在特征： （1）从合成的角度，合成的条件相对温和，可控性更高；合成过程中，配位键的方向性起到造孔的作用，不需要加入模板剂，从而避免了合成后因除模板剂而导致骨架坊塌的问题。

（2）从金属中心的角度，选择范围几乎涵盖了所有金属，从过渡金属，主族金属到稀土金属等。金属中心的多样性带来了许多优点：多种价态的金属离子提供了灵活多变的配位节点，有利于构筑丰富的拓扑结构；金属中心在MOF材料中的作用一是作为结点构筑网络结构，二是作为功能性的载体，赋予材料以各种各样的物理化学性质。

（3）从有机配体的角度，有机配体本身的多样性以及配位基团和配位模式的多样性造就了MOF材料结构的多样性；可以通过有机合成手段合成出具备预期结构和集团的有机配体；另外，还可以通过对有机配体上的官能团原位进行修饰，使孔道表面功能化，从而实现对材料功能的改进和优化。 上述的的内在特征使这类材料在实际应用中表现出如下的特点： A、高比表面积

大多数金属有机骨架材料具有较高的比表面积。这是由其多孔性决定的，所以任何影响材料孔结构的因素都会影响到的比表面积。设计和制备具有高比表面积

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