金屬有機(jī)骨架材料MOFs簡介

1、 金屬有機(jī)骨架（MOFs）材料代表了一類雜合的有機(jī)無機(jī)超分子材料，是通過 有機(jī)橋聯(lián)配體和無機(jī)的金屬離子的結(jié)合構(gòu)成的有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。MOFs呈現(xiàn)出目前最高的 比表面積，最低的晶體密度以及可調(diào)節(jié)的孔尺寸和功能結(jié)構(gòu)，使MOFs可以實(shí)現(xiàn)一些特 殊的應(yīng)用，包括氣體的存儲和分離，催化以及藥物緩釋等。通過在有機(jī)配體中引入功能 基團(tuán)或者利用MOFs作為主體環(huán)境引入活性組分，合成功能化的MOFs材料，可以大大 拓寬其應(yīng)用范圍。-華南理工-袁碧貞 金屬有機(jī)骨架（Metal-OrganicFrameworksMOFs）材料是利用含氧、氮等多齒有機(jī) 配體與金屬離子通過自組裝形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種類沸石材料 1。

2、華南理工-袁碧貞 MoF材料是由含氧!氮等的多齒有機(jī)配體(大多是芳香多酸和多堿)與過渡金 屬離子自組裝而成的配位聚合物,是一種比表面積大!孔隙率高!熱穩(wěn)定性好! 其發(fā)展歷程大致可以分為三代,一22構(gòu)型多樣化的類沸石材料 崮如圖1一1所示 最早的MoF材料是由Kattagawa/J!組在20世紀(jì)90年代中期合成的,但其合成的材 料在客體分子去除后,骨架坍塌,晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞,未形成永久性的孔隙率 這也是第一代MOF材料隨后科學(xué)家們開始研究新型的陽離子!陰離子以及中 性的有機(jī)配體鏈接形成的配位聚合物第二代材料在客體分子移走后能夠留下空 位形成永久性的孔隙率MOF材料在受到壓力!光!化學(xué)刺激或者除去

3、溶劑分 子時(shí),材料骨架的形狀會發(fā)生變化,這就是第三代MOF材料含有梭基的陰離 子配體和金屬離子鏈接構(gòu)成的MOF材料屬于我們所說的第二代MOF材料,然而 含有氮雜環(huán)的有機(jī)中性配體構(gòu)建的MOF材料屬于我們所說的第三代MOF。北化-安曉輝 金屬-有機(jī)骨架(metal-organicframeworks， MOFs)材料是由金屬離子與有機(jī)配體通過自組裝過 程雜化生成的一類具有周期性多維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔 晶體材料，具有納米級的骨架型規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，大 的比表面積和孔隙率以及小的固體密度，在吸附、分 離、催化等方面均表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，已成為新材 材料的出現(xiàn)可以料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿。MOFs Hoskin

4、s為主要代表的1989年以Robson和追溯到4 四氰基苯基甲烷和正4，-工作，他們通過4，4，Cu(CH 一價(jià)銅鹽3 CN) 4 BF 4 在硝基甲烷中反應(yīng)， 制備出了具有類似金剛石結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)狀配位聚合 物 1 ，同時(shí)預(yù)測了該材料可能產(chǎn)生出比沸石分子篩 更大的孔道和空穴，從此開始了MOFs材料的研究 MOFs材料的骨架和孔結(jié)構(gòu)不熱潮。但早期合成的 年夠穩(wěn)定，容易變形。直到1995Yaghi等合成出了MOFs 具有穩(wěn)定孔結(jié)構(gòu)的 2 ，才使其具有了實(shí)用 價(jià)值。 由于MOFs材料具有大的比表面積和規(guī)整的孔 道結(jié)構(gòu)，并且孔尺寸的可調(diào)控性強(qiáng)，骨架金屬離子和 有機(jī)配體易實(shí)現(xiàn)功能化，因此在催化研究 39

5、 、氣體 吸附 10 、磁學(xué)性能 11 、生物醫(yī)學(xué) 12 以及光電材 料 13 等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這些特性貌似與現(xiàn) 有的沸石和介孔分子篩很相似，但實(shí)際上卻有較大 的差別 14 :如在孔尺寸方面，沸石的孔尺寸通常小 于1nm，介孔分子篩的孔尺寸通常大于2nm，而 MOFs的孔尺寸可以從微米到納米不等;在比表面 600m 積方面，沸石通常小于 2 /g，介孔分子篩小于 2000m 2 /g，而MOFs的比表面積可達(dá) 10400m 2 /g 15 。不但如此，MOFs可以通過對有機(jī) 配體的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)更多的結(jié)構(gòu)，如在MOFs中嵌入 立體手性的配體，來實(shí)現(xiàn)不對稱催化反應(yīng) 16 等。因 此MOFs可以

6、應(yīng)用在一些沸石和介孔分子篩無法應(yīng) 用的方面。北化-李慶遠(yuǎn) 金屬一有機(jī)骨架材料(metal一筆anieframework,MOF)通常是指由無機(jī)簇(ino嗯anie cluster)同有機(jī)配體(linker)相連接形成的具有周期網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的晶體材料?屝不同于傳 統(tǒng)的無機(jī)一有機(jī)雜化材料,通過選擇不同的金屬簇和有機(jī)配體, 科學(xué)家們可以對其進(jìn)行結(jié) 構(gòu)的設(shè)計(jì)和修飾吉大-徐進(jìn) MOFs材料主要由金屬中心和有機(jī)配體兩個(gè)部分組成。金屬中心被視為無 機(jī)次級結(jié)構(gòu)單元（SBU），而有機(jī)配體被視為有機(jī)SBU，兩個(gè)部分通過配位鍵 以及其他分子間作用力相互聯(lián)接，從而構(gòu)成具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體材料 8,9 。在文獻(xiàn)中，MOFs材料還常見其他的表述，如：有機(jī)無機(jī)雜化晶體材料 （OrganicInorganicHybridMaterials）、多孔配位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（Porous CoordinationNetworks）、多孔配位聚合物（PorousCoo