MOFs材料介紹（課堂PPT）

1、金 屬金 屬 - - 有 機(jī) 骨 架 材 料 （有 機(jī) 骨 架 材 料 （ M O F sM O F s ） 多孔材料家族的新成員多孔材料家族的新成員2MOFs材料簡(jiǎn)介制備方法文獻(xiàn)閱讀目 錄一二三3一 MOFs材料簡(jiǎn)介20世紀(jì)90年代中期，第一代MOFs材料被合成出來(lái)孔徑和穩(wěn)定性受到一定限制1999年，Yaghi等人合成具有三維開放骨架結(jié)構(gòu)的MOF-5去除孔道中的客體分子后仍然保持骨架完整2002年，Yaghi科研組合成IRMOF系列材料實(shí)現(xiàn)MOF材料從微孔到介孔的成功過(guò)渡2008年，Yaghi研究組合成出上百種ZIF系列類分子篩材料金屬離子有機(jī)配體配位自組裝周期性網(wǎng)狀骨架的多孔材料4MOFs

2、材料簡(jiǎn)介比表面積大孔道可調(diào)控可功能化氣體儲(chǔ)存吸附分離催化光學(xué)材料磁性材料藥物傳輸 IRMOF由分離的次級(jí)結(jié)構(gòu)單元【Zn4O】6+無(wú)機(jī)基團(tuán)與一系列芳香羧酸配體最簡(jiǎn)單的為最簡(jiǎn)單的為IRMOF-1其表面積高，孔道其表面積高，孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則，孔容積結(jié)構(gòu)規(guī)則，孔容積較大，表現(xiàn)出一定較大，表現(xiàn)出一定的儲(chǔ)氫性能。的儲(chǔ)氫性能。.以八面體形式橋連以八面體形式橋連自組裝而成的微孔自組裝而成的微孔晶體材料晶體材料 Zn4O（R1-BDC） IRMOF4 46 IRMOF7 具有孔籠孔道結(jié)構(gòu)的具有孔籠孔道結(jié)構(gòu)的MOF材料材料Cu-BTC:間苯三甲酸和硝酸銅在乙二醇間苯三甲酸和硝酸銅在乙二醇/水的混合溶液中，水的混合溶液

3、中，180下反應(yīng)下反應(yīng)12h12h。改變不同的有機(jī)配體，可以獲得具有改變不同的有機(jī)配體，可以獲得具有“孔籠孔籠-孔道孔道”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的的MOF材料。材料。8具有孔籠孔道結(jié)構(gòu)的具有孔籠孔道結(jié)構(gòu)的MOF材料材料 MIL CrMIL結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Cr(NO3)34H2O，對(duì)苯二甲酸，氫氟酸和水按比例1:1:280合成的柔韌性，在外界因素刺激下，材料結(jié)構(gòu)會(huì)在大孔和窄孔兩種形態(tài)之間轉(zhuǎn)變。其晶體由八面體的CrO4(OH)2和苯二羧酸在空間中相互橋連形成，并具有獨(dú)特的一維菱形孔道結(jié)構(gòu)呼吸現(xiàn)象呼吸現(xiàn)象10MIL呼吸現(xiàn)象 CPLCPL其中四個(gè)配位位置是金屬和和吡嗪類羧酸配體連接而成的二維平面結(jié)構(gòu)剩余的兩個(gè)位置則是金屬與

4、線性二齒有機(jī)配體形成，形成獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)12CPL ZIF利用Zn（二價(jià)）或或Co（二價(jià)）與咪唑體反應(yīng)，合成出類沸石（二價(jià)）與咪唑體反應(yīng)，合成出類沸石結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的MOF材料材料14ZIF15二二 制備方法制備方法超聲合成法電化學(xué)合成16制備方法制備方法溶劑熱法溶劑熱法/水熱法水熱法晶體生長(zhǎng)完美設(shè)備簡(jiǎn)單孔徑的控制17制備方法制備方法微波法微波法微波快速結(jié)晶電荷分布不均的電荷分布不均的小分子小分子迅速吸收迅速吸收電磁波而使其產(chǎn)電磁波而使其產(chǎn)生高速轉(zhuǎn)動(dòng)和碰生高速轉(zhuǎn)動(dòng)和碰撞，撞，從而極性分從而極性分子隨外電場(chǎng)變化子隨外電場(chǎng)變化而擺動(dòng)并產(chǎn)生熱而擺動(dòng)并產(chǎn)生熱效應(yīng)，使反應(yīng)物效應(yīng)，使反應(yīng)物的溫度在短時(shí)間的溫度

5、在短時(shí)間內(nèi)迅速升高。內(nèi)迅速升高。在微波輔助下，可以在較低溫度下，較為溫和的條件，較短的在微波輔助下，可以在較低溫度下，較為溫和的條件，較短的時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)，晶體顆粒小。時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)，晶體顆粒小。18制備方法制備方法晶種法晶種法反應(yīng)條件溫和，生成較好的單晶，便于單晶結(jié)構(gòu)解析缺點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)，且需反應(yīng)物在室溫條件下溶解性好。通過(guò)蒸發(fā)或冷卻化合物大的飽和溶液，生成單晶通過(guò)蒸發(fā)或冷卻化合物大的飽和溶液，生成單晶19制備方法制備方法超聲合成法超聲合成法 超聲合成在于能使溶劑中不斷地形成氣超聲合成在于能使溶劑中不斷地形成氣泡的產(chǎn)生，生長(zhǎng)和破裂，即形成聲波空穴。泡的產(chǎn)生，生長(zhǎng)和破裂，即形成聲波空穴。成核均勻，

6、降低成核均勻，降低晶化時(shí)間，形成晶化時(shí)間，形成較小的晶體尺寸較小的晶體尺寸。20Phase 1三三 文獻(xiàn)閱讀文獻(xiàn)閱讀（一）磁性微球（一）磁性微球fe3o4的制備的制備（二）（二）fe3o4sio2的制備的制備fe3o4fe3o4微球微球HCL加入乙醇，水混合溶液加入氨水超聲均勻后加入硅酸乙酯機(jī)械攪拌超聲均勻超聲均勻乙醇，水，洗滌，真空干燥超聲分散超聲分散 （三）合成（三）合成MIL-101Cr(NO3)39H2O苯二甲酸加至聚四氟乙烯反應(yīng)釜加入水，氫氟酸產(chǎn)物經(jīng)DMF回流12h，10000rpm離心5min，棄上液，乙醇洗滌數(shù)次，離心，干燥混合均勻后密封裝混合均勻后密封裝入不銹鋼套內(nèi)，烘入不銹鋼套內(nèi)，烘箱中箱中220220反應(yīng)反應(yīng)8h8h222324 MOF-5的合成的合成Zn(OAc)22H2O溶溶解于解于DMF中，對(duì)苯中，對(duì)苯二甲酸溶解在二甲酸溶解在DMF中，超聲溶解均勻中，超聲溶解均勻產(chǎn)物離心分離，產(chǎn)物離心分離，DMFDMF洗滌三次，靜洗滌三次，靜置，高沸點(diǎn)溶劑置，高沸點(diǎn)溶劑DMFDMF從離心管頂部從離心管頂部倒出，加入低沸倒出，加入低沸點(diǎn)溶劑二氯甲烷，點(diǎn)溶劑二氯甲烷，重復(fù)三次重復(fù)三次真空干燥，將干燥真空干燥，將干燥好的粉末細(xì)細(xì)研磨好的粉末細(xì)細(xì)研磨過(guò)篩，取得粒徑在過(guò)篩，取得粒徑在50-75um的晶體粉的晶體粉末備用末備用