MOF材料综述教学教材.doc

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1、MOF纳米材料的合成路线我选取的是ErikA.Flugel等在JournalofMaterialsChemistry上发表的的SyntheticroutestowardMOFnanomorphologies这篇论文。然后在学习的过程中，还参考了一些中文文献和老师给的chemicalreview的那篇文章中的第六部分（MOFCrystals,Films/Membranes,andComposites）。虽然是化学系的学生并且也选修了现代无机进展这门课，但是该篇文章还是让在阅读的过程中感到十分吃力，主要原因还是金属无机材料这个

2、领域了解不够。我将试着谈谈这篇文章的内容并给出自己的一点浅薄的体会。本篇文章是和其他的综述流程一样，先是在简介中介绍了MOF的功能和最近的应用和本文的大致内容，然后进入正题，分为以下几部分：1.零维的MOF纳米晶体的制备；2.一维纳米结构晶体的制备；3.二维纳米结构晶体的制备；4.三位结构晶体的制备；5.杂合纳米结构晶体的制备；6.针对某一个晶体进行结构控制的机理的研究。最后为文章的总述和致谢。MOF是含氧或氮的有机配体与过渡金属通过自组装连接而形成的具有周期性网状结构的晶体材料。其一般具有沸石和类沸石的结构。在当今的社会

3、中MOF因为其具有结构和孔道可以设计，可裁剪的特点并且表面积大而多孔而受到多个学科的重视。MOF可以应用在吸收，气体贮存，传感器设计，集光，生物显影，药物传送和催化方面。现在得到的纳米化的MOF材料，有着与普通固体材料截然不同的性质，比如因为其小尺寸而具有的干涉和散射的光学性质，比如在生物方面展现了更长时间的血浆循环时间，有些甚至可以在淋巴中进行传送。MOF材料的形态也是至关重要的。球形保证了一致的消融速度因而能够作为药物缓蚀剂。而不是球形的或者各向异性的因为其边缘处和角落处的活性而具有催化功能，MOF的膜或者薄片对于气体

4、的分离和探测是很重要的。也就是说MOF的大小和形状决定了其功能。为了下面更好的阐述合成，需要对一切名词进行说明：1.微孔材料(Microporousmaterial)；d<2nm的材料；250nm的材料为大孔材料(Maeroporousmaterials)2.添加剂(additives):blockingagent作用是通过吸附在晶体的表面减慢晶体的生长。Cappingangent的作用是阻止晶体的生长。Modulator实质上是单配位的配体，和

5、起连接总用的多齿配体竞争从而达到控制MOF材料形状和形状的目的(利用某个方向上的生长从而控制纳米晶体的横纵比)。3.反相微乳(ReverseMicroemulsions)：分散相为水相，连续相为有机相。水相的液滴成为纳米容器，相互碰撞发生结晶。通过控制连续相和表面活性剂的比例可以控制液滴的数目和大小。4.溶剂和结构导向剂（SolventsandStructure-DirectingAgent）：溶剂和结构导向剂是镶嵌在空隙中，从而改变孔的大小和孔的排列还有结晶情况。但是两者最大的问题是，填充的溶剂分子的移除和怎样保持移除后

6、分子的结构不发生很大变化。即使有使用低温共熔剂和离子液体，还是没有解决这个问题。5.矿化剂（Mineralizer）：一般是氟离子，可以促进晶体的生长和增加结晶率。但是氟离子会取代配位离子，减小BET面积。6.前驱物合成（PrecursorApproach）：同一般的MOF的通过金属和连接分子的自组装合成不同的是，PrecursorApproach的方法是使用事先已经合成好的前驱物，其性质和结构和目的产物产不多，在反应的过程中单点配位的连接物被多点配位的连接物取代，从而形成3D构型。这种方法能都控制最终产品的性质和形态，也

7、实现了温和条件下合成的可能性。7.本位合成(InSituLinkerSynthesis):连接物并不是事先合成的，而是在反应过程中得到的，其优点是不用事先合成连接分子（避免了提纯和合成步骤），另外有些分子是通过常规的合成得不到的，通过这种方法可以得到新的MOFs。现在进入正题。对于零维的纳米结构晶体，作者介绍了声化学和微波辅助合成的方法，其原理是产生热点（瞬间的高温，高压，和极快的加热冷却速率），从而使得纳米晶体在万分之一秒内冷却下来。相比之下微波辅助优于常规方法和超声波方法，因为其能相对于超声波来说不受反应物浓度的影响和

8、较高的产率。接着是乳相合成，常需要超临界流体（条件太苛刻了）。最后介绍了界面合成，文中主要介绍了使用T-junction制备晶体的过程，含有金属的水相的液滴和含有配位基的有机相瞬间接触形成极小的乳胶粒，从而得到MOF胶囊。因为可以调节溶剂，MOF前驱物的浓度，和接触的速率从而使得调控的方法多样，增加了该