金属有机骨架材料(MOFs)简介

1、.金属有机骨架（MOFs）材料代表了一类杂合的有机无机超分子材料，是通过有机桥联配体和无机的金属离子的结合构成的有序网络结构。MOFs 呈现出目前最高的比表面积，最低的晶体密度以及可调节的孔尺寸和功能结构，使 MOFs 可以实现一些特殊的应用，包括气体的存储和分离，催化以及药物缓释等。通过在有机配体中引入功能基团或者利用 MOFs 作为主体环境引入活性组分，合成功能化的 MOFs 材料，可以大大拓宽其应用范围。-华南理工-袁碧贞 金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks MOFs）材料是利用含氧、氮等多齿有机配体与金属离子通过自组装形成的具有周期性网络结构的一种类沸石材料

2、1。华南理工-袁碧贞 MoF材料是由含氧!氮等的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属离子自组装而成的配位聚合物,是一种比表面积大!孔隙率高!热稳定性好!构型多样化的类沸石材料22一,其发展历程大致可以分为三代12.如图1一1所示最早的MoF材料是由Kattagawa/J!组在20世纪90年代中期合成的,但其合成的材料在客体分子去除后,骨架坍塌,晶体结构遭到破坏,未形成永久性的孔隙率这也是第一代MOF材料随后科学家们开始研究新型的阳离子!阴离子以及中性的有机配体链接形成的配位聚合物第二代材料在客体分子移走后能够留下空位形成永久性的孔隙率MOF材料在受到压力!光!化学刺激或者除去溶剂分子

3、时,材料骨架的形状会发生变化,这就是第三代MOF材料含有梭基的阴离子配体和金属离子链接构成的MOF材料属于我们所说的第二代MOF材料,然而含有氮杂环的有机中性配体构建的MOF材料属于我们所说的第三代MOF。北化-安晓辉 金 属-有 机 骨 架 ( metal-organic frameworks，MOFs) 材料是由金属离子与有机配体通过自组装过程杂化生成的一类具有周期性多维网状结构的多孔晶体材料，具有纳米级的骨架型规整的孔道结构，大的比表面积和孔隙率以及小的固体密度，在吸附、分离、催化等方面均表现出了优异的性能，已成为新材料领域的研究热点与前沿。MOFs 材料的出现可以追溯到 1989 年以

4、 Robson 和 Hoskins 为主要代表的工作，他们通过 4，4，4，4-四氰基苯基甲烷和正一价铜盐Cu( CH3CN)4BF4在硝基甲烷中反应，制备出了具有类似金刚石结构的三维网状配位聚合物1，同时预测了该材料可能产生出比沸石分子筛更大的孔道和空穴，从此开始了 MOFs 材料的研究热潮。但早期合成的 MOFs 材料的骨架和孔结构不够稳定，容易变形。直到 1995 年 Yaghi 等合成出了具有稳定孔结构的 MOFs2，才 使 其 具 有 了 实 用价值。由于 MOFs 材料具有大的比表面积和规整的孔道结构，并且孔尺寸的可调控性强，骨架金属离子和有机配体易实现功能化，因此在催化研究39、

5、气体吸附10、磁 学 性 能11、生 物 医 学12以 及 光 电 材料13等领域得到了广泛应用。这些特性貌似与现有的沸石和介孔分子筛很相似，但实际上却有较大的差别14: 如在孔尺寸方面，沸石的孔尺寸通常小于 1 nm，介孔分子筛的孔尺寸通常大于 2 nm，而MOFs 的孔尺寸可以从微米到纳米不等; 在比表面积方面，沸石通常小于 600 m2/ g，介孔分子筛小于2 000 m2/ g， 而 MOFs 的 比 表 面 积 可 达10 400 m2/ g15。不但如此，MOFs 可以通过对有机配体的设计来实现更多的结构，如在 MOFs 中嵌入立体手性的配体，来实现不对称催化反应16等。因此 MO

6、Fs 可以应用在一些沸石和介孔分子筛无法应用的方面。北化-李庆远 金属一有机骨架材料(metal一笔anieframework,MOF)通常是指由无机簇(ino嗯aniecluster)同有机配体(linker)相连接形成的具有周期网格结构的晶体材料=.不同于传统的无机一有机杂化材料,通过选择不同的金属簇和有机配体,科学家们可以对其进行结构的设计和修饰吉大-徐进 MOFs 材料主要由金属中心和有机配体两个部分组成。金属中心被视为无机次级结构单元（SBU），而有机配体被视为有机 SBU，两个部分通过配位键以及其他分子间作用力相互联接，从而构成具有周期性网络结构的晶体材料8,9。在文献中，MOFs 材料还常见其他的表述，如：有机无机杂化晶体材料（ OrganicInorganic Hybrid Materials ）、 多 孔 配 位 网 络 结 构 （ PorousCoordination Networks）、多孔配位聚合物（Porous Co