金属有机骨架材料的合成及吸附性能的研究进展

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1、２０１５年８月吉林师范大学学报（自然科学版）№．３第３期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉｌｉｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ａｕｇ．２０１５金属有机骨架材料的合成及吸附性能的研究进展１，２２２２２１，２张兴晶，王璐瑶，尉兵，马博男，祝贺，车广波（１．吉林师范大学环境友好材料制备与应用教育部重点实验室，吉林四平１３６０００；２．吉林师范大学化学学院，吉林四平１３６０００）摘要：文中简要概述了金属有机骨架材料的合成方法，以及近年来关于金属有机骨架材料在吸附性能领域上的研究进展

2、，并对其技术创新及应用前景进行展望．关键词：金属有机骨架；吸附性能；研究进展中图分类号：Ｏ６－１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－３８７３－（２０１５）０３－００２２－０６金属—有机骨架（Ｍｅｔａｌ－ＯｒｇａｎｉｃＦｒａｍｅｗｏｒｋｓ，ＭＯＦｓ）材料一般是指无机金属离子团簇与氮、氧刚性有机［１］配体通过自组装而形成的多孔有机骨架材料．近年来，随着化学工业的不断发展，各种功能分子和材料的需求日益增长．如今，ＭＯＦｓ材料因其具有多功能性，越来越受到学术界的广泛重视．这类材料的结构普遍具有灵活性，可控制性以及纷繁多

3、样的孔道类型，并且与传统的微孔无机材料相比，这些孔道结构从形状、大［２］小，以及对流体分子的吸附性能上来看，都优于后者．ＭＯＦｓ是一种具有广泛应用潜能的新型材料，其新颖的结构特点突破了沸石分子在化学领域应用的限制，对它的深入研究和探索在化学领域具有重大意义．迄今为止，已有大量ＭＯＦｓ被合成出来，它们拥有着巨大的比表面积和超大的吸附容量，说明ＭＯＦｓ是一种［３－４］很有发展潜力的吸附分离材料．因此，本文简要介绍了ＭＯＦｓ材料的合成方法，并讨论了影响ＭＯＦｓ合成的因素，同时分析不同ＭＯＦｓ材料对不同气体吸附的研究

4、进展，并对其应用前景进行展望．1ＭＯＦｓ材料的合成1．1MOFs的合成方法［５］［６］常见的ＭＯＦｓ合成方法有：溶剂挥发法，常温常压合成等．随着技术的创新，推动着合成方法在技［７］术上不断改进，实现了高效率高产率的合成目标．如：溶剂挥发法，水热（溶剂热）法，组合筛选合成法，［８］机械力合成法，离子液体法等．其中，较为传统的合成方法应属溶剂挥发法，通过挥发溶剂或降低温度，晶体在饱和溶液中逐渐析出，在这一过程中，减缓降温或挥发速率有利于培养出高质量的晶体．但该法所需时间较长，而且要求反应物在室温下能溶解，一定程度

5、上限制反应的进行；一般在合成晶体的过程中，水热（溶剂热）法最为常用，在某种特定的密闭反应容器中，以水（或其他溶剂）作为反应媒介，并加热反应容器来创造一个高温高压的反应环境，使得一般在常温常压下难溶或不溶的物质溶解，并重新结晶析出的方法被称为水热（溶剂热）法．这种方法虽然被从事晶体研究的工作者们普遍使用，但仍存在不足之处，是因为通常只能看到反应结果，而难以明晰反应过程．目前已有人对反应器进行更深入的技术创新和改造，以便于观察反应过程进而更好的研究其反应机理；组合筛选合成法则是把影响合成的各种因素一一陈列出来，并

6、对它们进行筛选然后排列组合，并从中选择出最优最高效的合成条件，这种方法大大提高了合成的效率．离子液体法是一种新颖的合成方法，近年来用于合成ＭＯＦｓ已逐渐得到人们的关注．离子热合成是一种合成具有新颖结构的晶体的方法，在合成过程中采用离子液体替代水或有机溶剂．与水热（溶剂热）的合成环境并不相同，离子液体在合成过程中参与反应的进行，同时起到反应物、溶剂、结构导向剂、电荷平衡剂等作用．并且由于离子液体不存在蒸汽压，所以即使离子液体被加热到很高温度时，也不会有自体压力产生．因此，离子热合成法是一种可以于常温常压的密闭器

7、中进行的方法．然而至今，离子热合成方法在收稿日期：２０１５－０５－１３基金项目：教育部新世纪优秀人才项目（ＮＣＥＴ－１０－０１７６）；吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目（吉教科合字２０１４第１５４号）第一作者简介：张兴晶（１９７９－），女，吉林省德惠市人，现为吉林师范大学化学学院讲师，博士．研究方向：金属有机材料．・２２・技术方面还不够完善，关于用离子热合成方法得到的ＭＯＦｓ的报道很少见，复杂配体也很少在离子热合成方法中被使用，并且在配位模式方面还未摸索总结出规律，同时，由于离子液体合成法投入使用需要较高

8、的成本，这也大大限制了此种方法的广泛应用．因此，仍需要投入大量实验工作进一步探索，为实际应用创造新的可能．1．2MOFs合成的影响因素大部分的ＭＯＦｓ具有孔道结构，合成的ＭＯＦｓ材料孔道中通常会被溶剂分子占据，当溶剂分子被脱除后，骨架结构可能因失去支撑而坍塌，尤其是孔径越大的骨架结构越容易发生坍塌．为了避免这种情况发生，应尽量减小模板剂和溶剂与骨架之间的作用力，与此同时还要尽量增强配体和中心离子间的