多孔材料化学_从无机微孔化合物到金属有机多孔骨架

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1、23卷12期结构化学（JIEGOUHUAXUE）Vol.23,No.122004.12ChineseJ.Struct.Chem.1388~1398多孔材料化学:从无机微孔化合物到金属有机多孔骨架①林之恩杨国昱②(中国科学院福建物质结构研究所，结构化学国家重点实验室，福州，350002)本文主要从无机微孔化合物和金属有机多孔骨架的合成化学和结构化学这两方面来介绍多孔材料化学的研究进展。多孔材料是一类具有规则孔结构的固态化合物，它们在催化、分离、离子交换等工业领域有着广泛的应用。硅铝酸盐是最为人们所熟知的微孔分子筛，经过半个多世纪的发展，人们

2、又相继开发出磷酸盐、砷酸盐、锗酸盐、亚磷酸盐、硫酸盐、亚硒酸盐以及金属硫化物等类沸石无机微孔化合物。近十多年来，配位聚合物与金属有机多孔骨架开始大量兴起，为微孔化合物的多样化与组成的复杂性增添了新的领域。关键词：多孔材料，无机微孔化合物，金属有机多孔骨架多孔材料具有规则而均匀的孔道结构，其中重要分支领域来介绍多孔材料的研究进展。包括孔道的大小、形状、维数、走向以及孔壁的组成和性质。孔道的大小、尺寸是多孔材料结构1无机微孔化合物的最重要特征。人们把尺寸范围在2nm以下的孔道称为微孔，尺寸范围在2~50nm的孔道称为介近二十年来，无机微孔化合

3、物的发展极为迅[1]孔，孔道尺寸大于50nm的就属于大孔范围了。速，它的种类从最初的沸石分子筛，逐渐又增加多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微了磷酸盐、砷酸盐、锗酸盐、亚磷酸盐、硫酸盐、孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和亚硒酸盐以及金属硫化物等类沸石微孔化合物。离子交换材料在石油加工、石油化工、精细化工这类化合物被广泛应用于催化、吸附、分离和离[2,3]以及日用化工中起着越来越重要的作用。在高子交换等领域。然而随着无机微孔化合物种类的新技术应用领域，多孔材料也展现出良好的发展增多以及应用领域的不断拓展，人们对它的性能前景，如人们

4、利用瓶中造船路线，在微孔分子筛又提出了更多和更高的要求。微孔化合物的结构孔道中制备染料复合体，为进一步研究固体微激与其性能紧密相关，例如，超大微孔结构能进行光器提供基础；通过纳米化学反应路线技术，在大分子催化反应；特种笼腔结构适用于特定微反微孔分子筛笼中制备Cd4S4纳米团簇或通过“嫁应器与特种分子功能材料的组装；含有手性孔道接”或“锚装”等方法组装具有特定功能与性质的化合物有利于进行手性分子拆分与不对称催化的复杂分子、配合物、簇合物、金属有机化合物、反应等。因此，具有特殊孔道或笼腔结构的微孔[4]超分子、纳米态、齐聚体与高聚物等。化合物

5、就成为人们研究的一个热点。一个显著的半个世纪以来，随着多孔材料类型与品种的例子是具有24元环超大孔道的磷酸锌化合物[5]不断扩充与发展，应用领域的拓宽与需求的增加，ND-1，如图1所示。研究领域和学科间交叉与渗透的日益加强及深无机微孔化合物通常在水热或溶剂热条件下化，研究方法与现代试验技术的进步，大大推动合成，其合成机理非常复杂，影响因素也很多，了多孔材料化学内涵的深入与学科面的拓宽。本如起始原料组成、晶化温度、晶化时间、压力、文从无机微孔化合物和金属有机多孔骨架这两个溶剂类型、结构导向剂，pH值等。其中结构导向2004-11-11收到;

6、2004-11-20接受①国家自然科学基金资助项目(20171045、20271050及20473093)、福建省自然科学基金（E0210029）及中科院“引进国外杰出人才”专项基金资助②联系人.杨国昱.E-mail:ygy@fjirsm.ac.cn1389结构化学（JIEGOUHUAXUE）ChineseJ.Struct.Chem.2004Vol.23铝比和孔道的结构。按硅铝比不同，可以将沸石分子筛分为以下几类：低硅沸石（Si/Al=1.0~1.5），中硅沸石（Si/Al=2.0~5.0），高硅沸石（Si/Al=10~100）以及全硅沸

7、石。骨架硅铝比与分子筛的热稳定性、水热稳定性、化学稳定性、吸附性能、酸性以及催化活性等紧密相关。一般来讲，硅铝比高的往往具有更强的耐热、耐水蒸汽和抗酸的能力，其次不同类型的沸石分子筛对某些催化反应，随其硅铝比的变化，也表现出不同的催化活性。要想直接合成高的硅铝比分子筛是非常困难的，人们通常在一次合成的基础上，将产物采用图1.具有24元环孔道的ND-1的骨架结构特定的路线和方法，进行二次合成，以提高分子Fig.1.Frameworkstructureof筛骨架的硅铝比。沸石化合物的孔道尺寸处于2.5ND-1with24-ringchanne

8、ls[10]Å（SOD,6元环孔道）到10Å（UTD-1,14元环孔道）范围之内。最近，沸石分子筛的孔道环剂对微孔化合物的生成起着非常重要的作用。目[11]数更是突破14元环的限制，到达了18