MOF合成与功能应用.ppt

1、a,1,MOF合成与功能应用,卢磊磊、周宇、刘恒劼 徐海群、周玉晓、胡应立、钱飞进,a,2,MOF简介,Metal Organic Framework 主要特点： 1）结晶本性结构可确定、 孔均一性 2）可设计的丰富的结构类型 3）可调节的化学多功能性 4）低密度、永久孔洞、超高 的比表面积 5）可功能化的孔空间,a,3,MOF合成,丰富多变的可设 计配体： 含羧基配体 含氮配体 不同功能的金属 离子,a,4,MOF合成,配位化学软硬酸碱规则构筑稳定MOF,Dawei Feng, Hong-Cai Zhou,* et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 10

2、307,PCN Porous Coordination Network,a,5,稳定MOF简介,MIL-101系列,ZIF-8系列,PCN-222系列,a,6,稳定MOF简介,G. Frey,et al. Science 2005, 309, 2040-2042,MIL-101,对各种溶剂稳定，中性、酸性条件下水稳定。,MIL Material Institut Lavoisier,a,7,稳定MOF简介,ZIF-8,Zeolitic Imidazolate Frameworks,Omar M. Yaghi*,et al. PNAS, 2006, 103, 10186 10191,a,8,稳定

3、MOF简介,稳定的PCN-22X系列MOF,a,9,MOF功能应用,主要应用： 气体储存与分离 催化 传感 作为载体或模板构筑新材料 药物运输,a,10,气体吸附、储存与分离,目前常压储氢记录：,吸附焓：310 kJ/mol太低，导致常温储氢能力弱。 吸附作用位点：不饱和金属配位中心，苯环等。,Krautscheid H. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 10344.,a,11,气体吸附、储存与分离,CH4储存,Yang Peng, Omar K. Farha,* Taner Yildirim,* et al. J. Am. Chem. Soc.

4、2013, 135, 11887.,a,12,气体吸附、储存与分离,CO2选择吸附与分离,a,13,气体吸附、储存与分离,CO2选择吸附与分离,a,14,MOF的催化应用,Satoshi Horike，Jeffrey R. Long*.J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 58545855,Orange, green, gray, and blue spheres represent Mn, Cl, C, and N atoms,Mn3(Mn4Cl)3(BTT)8(CH3OH)102 (1; H3BTT ) 1,3,5-benzenetristetrazol-5-yl) 反应活性中心为配位不饱和的Mn2+ I和Mn2+ II位（lewis酸性位点）,尺寸选择效应：增大反应物分子，活性降低，说明反应发生在孔内,硅氰化反应,a,15,构件纳米复合材料,直接碳化，形成多孔碳材料 利用MOF孔洞形成碳纳米管,a,16,构件纳米复合材料,作为模板合成金属氧化物,a,17,总结,合作前景： MOFs的合成与性能研究是多学科交叉的前沿研究，其内容涉及无