【金属-有机骨架(MOFs)材料的概述1200字】

金属-有机骨架(MOFs)材料的概述图3ZIF系列结构图金属有机骨架（MOF）或多孔配位聚合物（PCP）吸引了多孔晶体材料，MOF具有独特的特征，如高度多样化的结构，较大的表面积，可调节的孔径和可自定义的化学性质，这些特征是由有机辐条相互连接而成的[12]。由于具有这些特性，人们努力将金属氧化物纳米粒子与其他功能物质，如纳米粒子、生物分子、纳米纤维和聚合物等结合起来实现金属氧化物材料的功能化。这种集成是扩展MOF应用的重要途径，因为MOF复合材料与原始复合材料相比，常常表现出增强的、甚至是前所未有的性能。由金属离子与咪唑配体配位形成的类分子筛咪唑配位聚合物即沸石咪唑类金属有机骨架（zeoliticimidazolateframeworks,ZIFs）系列材料(图3)。同时，当过渡金属与有机配体配位时，会形成许多配位数目，所以可以用来设计和合成新型的过渡MOFs。可以简单地通过调节金属离子和配体的种类，从而有效的合成出多种ZIF系列结构[13]。同时，MOFs与其他类型MOFs的功能化仍然具有挑战性，相对来说还没有探索。因此，研究一种新的具有MOFs特性的MOFs功能化修饰方法势在必行。MOFs作为最有前途的材料之一，已经被许多学者研究，并探索出了新的、独特的合成方法。根据大量的研究工作表明，制备MOFs方案是多种多样的，具体有溶剂热法、电化学法、微波法、机械化学法等。1.溶剂热法：目前为止，该方法仍然是广大学者常用的制备方法[14]。钟团队采用水热法制备了HCS@Co/NC催化剂，并进行了原位限制热解处理，如图4所示。在结构上，该HCS组分不仅具有显著的导电性，而且可以作为基底，有效地减少热解过程中活性粒子的团聚。结果表明，HCS@Co/NC催化剂对碱性介质中的ORR具有优异的催化活性和长期的耐久性[12]。溶剂热法的优点是升高的温度能够快速的升高反应釜的压力，从而合成出来的样品呈分散均匀的状态。图4MOF-on-MOF混合结构的形成过程示意图2.电化学合成法：MOFs的电合成有两种简易的方法，一种是阳极溶出法，另外一种是阴极沉积法。Wang等人通过阳极溶出法，利用镐片作为阳极被腐蚀变成Zr2+，从而与溶液中的BDC2-配位形成UIO-66晶体，其反应机理如图5。图5电化学沉积法合成UiO-66的反应机理阳极溶解在双电极装置中进行，该电极装置没有辅助电极。为了避免还原辅助电极金属离子，在这过程中应使用质子溶剂。在外加电场阴极沉积过程中，阴极电极表面生成OH-，进而引起PH梯度，该梯度从表面到电解液体相。OH-使配体去质子化，接而与金属离子自组装成MOFs，而该MOFs是在电极表面合成出来的[15]。Li及其研究团队首次使用阴极合成法成功合成了MOF膜，他们在含有NaNO3、ZnCl2、H2BDC的电解液中对阴极电沉积MOF-5膜。他们表示，阴极沉积法可以在常温常压下经15min生成致密的膜层，比其他电沉积方法更省时间，效率高。阴极沉积的原理图6。图6阴极沉积原理示意图3.微波合成法：近年来，无机纳米材料和MOFs等材料被广大学者利用微波法合成[16]。2009年，Cooper课题组首次利用该方法合成COF-5，该方法制出的COF-5材料比传统方法合成的COF-5的表面积高，同时也大大缩短了合成的时间。相较于传统溶剂热法，该方法产生的热量是通过热源向溶液传播的，而更快、更有效地升温，是因