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1、第17卷第6期化学进展Vol.17No.62005年11月PROGRESSINCHEMISTRYNov.,2005金属有机骨架材料的合成及应用＊魏文英方键孔海宁韩金玉常贺英(天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室天津300072)摘要金属有机骨架(MOFs)材料是目前研究很热的一种新功能材料。本文讨论了金属有机骨架材料的设计原理、制备过程、骨架结构的影响因素以及骨架合成的发展状况,总结了金属有机骨架材料在催化剂、气体的储存和分离方面的应用,并对这种新型多功能材料在设计、合成与应用中的广阔前景做了展望。关键词金属有机骨架配位聚合物多孔材料催化剂气体储存分离中图
2、分类号:O63;TB383文献标识码:A文章编号:1005-281X(2005)06-1110-06SynthesisandApplicationsforMaterialsofMetallorganicFrameworks＊WeiWenyingFangJianKongHainingHanJinyuChangHeying(KeyLaboratoryforGreenChemicalTechnologyoftheMinistryofEducation,SchoolofChemicalEngineering&Technology,TianjinUniversity,Tian
3、jin300072,China)AbstractMaterialsofmetallorganicframeworksisanewkindoffunctionalmaterialsbeinglargelyresearchednow.Theprinciplesofdesign,preparationprocess,thefactorseffectingonthestructureandthedevelopmentstatusofsynthesisformetallorganicframeworks(MOFs)arediscussed.Theapplicationsoft
4、henewkindofpoly-functionmaterialsintheaspectofcatalyst,gasstorageandseparationaresummarized.Inaddition,suggestionsoftheprospectivedesign,synthesisandapplicationsarepresented.Keywordsmetallorganicframework;coordinationpolymers;porousmaterials;catalysts;gasstorage;separation一、引言和尺寸,是沸石和分
5、子筛之类的多孔材料所观察不多孔材料领域突出的挑战之一是设计和合成有到的。特殊结构和高比表面积的物质。在许多实际应用金属有机骨架(MOFs)是由含氧、氮等的多齿有中,如催化剂、分离和气体的储存等,这样的材料都机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属离子自是非常重要的。对于无序的碳结构,最大的比表面组装而成的配位聚合物。早在20世纪90年代中2-1[1][2]积是2030m·g,文献报道的有序结构沸石的期,第一类MOFs就被合成出来,但其孔隙率和化学2-1最大表面积是904m·g。随着超分子配位化学和稳定性都不高。因此,科学家开始研究新型的阳离金属有机化合物直接组合化学
6、的发展,新型的多孔子、阴离子以及中性的配位体形成的配位聚合物。[3—6][8—15]材料开始出现。Yaghi等设计并合成了一种金目前,已经有大量的金属有机骨架材料被合成,属有机骨架多孔材料,由金属与多齿型羧基有机物主要是以含羧基有机阴离子配体为主,或与含氮杂2-1组合而成,其比表面积已经达到3000m·g。最环有机中性配体共同使用。这些金属有机骨架中多[7]近,Yaghi等又进一步合成了晶体Zn4O(BTB)2数都具有高的孔隙率和好的化学稳定性。由于能控2-1(MOF-177),比表面积约4500m·g。多齿有机配制孔的结构并且比表面积大,MOFs比其它的多孔材[1
7、6—21]体与金属离子组合而成的骨架材料,产生了新一代料有更广泛的应用前景,如吸附分离、催化剂、[22][23]超分子多孔材料。这类材料中的孔隙具有各种形状磁性材料和光学材料等。另外,MOFs作为一收稿:2004年11月,收修改稿:2005年3月＊通讯联系人e-mail:hanjinyu@eyou.com第6期魏文英等金属有机骨架材料的合成及应用·1111·[24][25]种超低密度多孔材料,在存储大量的甲烷和氢有氧原子,容易形成氢键。然而,无机阴离子的缺点等燃料气方面有很大的潜力,将为下一代交通工具是难以产生高度多孔的中性骨架。为了合成稳定的提供方便的能源。中
