金属有机骨架课件

一、金属有机骨架简介金属一有机骨架材料(metal-organicframework，MOF)通常是指无机的金属中心（金属离子或金属簇）与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。一、金属有机骨架简介金属一有机骨架材料(metal-orga1金属有机骨架课件2金属有机骨架课件3二、有机金属骨架的设计包括结构的设计和功能化的设计。二、有机金属骨架的设计包括结构的设计和功能化的设计。4

策略一：结构设计

MOFs材料结构主要由两个部分组成：金属中心和有机配体，分别扮演着节点（Joints）和支柱（Struts）的作用。由此，可以通过对这两个组成元素的设计来实现对整个结构的设计。

策略一：结构设计

MOFs材料结构主要由两个部分组5金属有机骨架课件6MOF-5，IRMOFs，MIL-100，PCN-14材料等等都基于羧酸类有机配体随着ZIFs系列材料的报道，咪唑类有机配体也得到了广泛关注，和羧基相比较，咪唑的N配位模式比较单一，进而对目标结构的设计可控性更高采用混合配体也是构筑新颖结构的常用策略。如Eddaoudi研究小组合成ZMOF材料时常用的有机配体就同时还有羧基和氮两种不同的配位官能团，如4,5-咪唑二甲酸，2-嘧啶羧酸，4,6–嘧啶二甲酸等，他们利用这些“混合型”有机配体合成了一系列具有分子筛拓扑结构的MOFs材料。MOF-5，IRMOFs，MIL-100，PCN-14材料7对骨架节点的设计大致有两种情况：以单一金属或者多金属为节点。当以单一金属作为骨架节点时，则可以根据不同金属自身典型的配位构型，有目的地去选择节点金属，对于MOFs材料而言，金属中心的选择范围非常广泛。当以多金属作为骨架节点时，则需要通过对此结构基元的设计来完成，对于金属簇而言，比单一金属作为节点时，设计难度要大很多，金属原子个数越多，可控性越低，设计难度越大。对骨架节点的设计大致有两种情况：以单一金属或者多金属为节点。8金属有机骨架课件9策略二：功能化设计“前功能化”是先根据需要对有机配体进行官能团修饰，然后选择合适的合成条件，构筑所需要的目标结构框架，从而把所需的功能基团引入到材料结构中，这种方法对合成条件的控制要求比较高，因为修饰上的有机官能团有可能会在合成过程中影响目标结构。“后合成”直接把目标结构作为载体，进行原位有机反应，从而在材料中引入所需的功能团，根据反应位置的不同可以分为金属中心的修饰和有机配体的修饰。策略二：功能化设计“前功能化”是先根据需要对有机配体进行官能10三、合成方法MOFs的合成过程类似于有机物的聚合，以单一的步骤进行。文献中报道的MOFs的合成方法主要有分层扩散法、水热（溶剂热）法和搅拌合成法。三、合成方法MOFs的合成过程类似于有机物的聚合，以单一的步11例如：MOF-5的合成一般采用水热（溶解热）法量取40mL预先经4A分子筛除水的N’N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂，加入到200mL圆底烧瓶中，通入Ar(流80mL/min)60min将溶液中所溶解的氧气充分排出；然后，将一定Zn(NO3)·6H2O和1,4-苯二甲酸(H2BDC)溶于除气后的DMF溶剂中轻轻摇晃至溶解均匀；待完全溶解后，再将溶液移入100mL玻璃容器加盖密封恒温油浴中反应一定时间。待反应完毕后，将玻璃容器从油浴中取出，置于空气中自然冷却至室温；将反应所得的晶体滤出后DMF反复冲洗，溶解除去未反应的锌离子和H2BDC；最后，将析出的晶体浸于50mL氯仿中，三天后滤出，90°C下烘干备用。例如：MOF-5的合成一般采用水热（溶解热）法12四、金属有机骨架材料的影响因素影响MOFs材料的合成因素很多，包括金属中心、有机配体、反应溶剂、合成