金属有机框架材料的特性_制备方法及应用研究进展_刘晓芳.pdf

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1、第32卷第4期贵州大学学报(自然科学版)Vol．32No．42015年8月JournalofGuizhouUniversity(NaturalSciences)Aug．2015文章编号1000－5269(2015)04－0015－05DOI:10．15958/j．cnki．gdxbzrb．2015．04．05金属有机框架材料的特性、制备方法及应用研究进展＊*刘晓芳，张衡，杨凯丽，黄珊，杨松(绿色农药与农业生物工程国家重点实验室培育基地，生物质资源综合利用国家地方联合工程实验室，贵州大学精细化工研究开发中心，贵州贵阳550025)摘要:本文概述金属有

2、机框架材料的研究背景，综述金属有机框架材料的特性、制备方法、以及其在气体存储与分离、生物医药、多相催化等领域的应用研究进展，重点介绍其在生物质转化方面的应用。最后展望该材料的发展前景。关键词:金属有机框架;多孔材料;生物质转化中图分类号:O69文献标识码:A3+4+金属－有机框架物(Metal－OrganicFrame-具有特殊性质的离子(如:In、Zr)都加入了构［7］works，MOFs)别名金属－有机配位聚合物(Metal-筑MOFs的金属离子行列。金属簇即次级构筑［1］OrganicCoordinationPolymers)或金属－有机网单

3、元(SecondaryBuildingUnit，SBU)，其本身具有［2］络结构(Metal-OrganicNetworks)等，是指多齿有一定几何结构且种类繁多，配体连接SBU并在其机配体和金属离子或离子簇之间，通过配位键自组另外两个维度上延伸，对MOF骨架的拓展起到了装所形成的多维结构并具有一定孔道或空腔的晶引导作用;SBU体积更大，具有一定的刚性和稳定态材料。与传统的多孔材料(如沸石分子筛)相比性，可以避免结构穿插，利于构筑特别大的孔隙率［8］具有以下优点:(1)高度规则的孔道结构，孔道的和超大的孔。金属离子或金属簇的多种配位模尺寸可调控，孔

4、大小分布均匀;(2)配体结构的不式与配体的尺寸、刚柔性和其本身的空间效应对构同使金属－有机配位聚合物的结构多种多样;(3)筑多种类多功能的配位聚合物构型有重要作可调控的表面修饰能力和广泛的应用价值［3－6］。［9］用。金属有机框架材料的研究涉及有机化学、无机化MOFs结构、孔道的可调控性在方法上可归因学、配位化学、材料化学、生命科学以及计算机科学于:(1)MOFs的合成通常在温和环境下进行，合成等学科的最新成果，因而近年来MOFs受到越来越条件较易控制;(2)有机配体可通过有机合成方法多研究团队的关注。进一步修饰;(3)有机配体和金属间具固有的配位

5、1金属有机框架材料国内外研究现状模式，在特定合成条件下，有机无机建造单元通常1．1MOFs材料的特性能合成出具有特定构型的框架结构;(4)可利用现1．1．1结构和孔道尺寸的可调控性有配体，特定SBU及特定的合成方法等，在不改变［10］金属有机框架结构是由中心金属离子或金属连接方式或者拓扑结构下，调整MOFs的结构。簇和桥联有机配体通过合理自组装反应而形成。1．1．2多孔性及高比表面积金属和有机配体的不同选择，因其排列组合形式多多孔性是材料含一定数量孔洞的性质，MOFs样，可获得多种空穴或通道结构的晶体材料。过渡中含有尺寸可调控的孔、孔道或孔笼(由微

6、孔窗格2+2+2+元素(如:Zn、Cd、Cu)具有较强的成键能力、组成的孔笼)，孔径范围介于无孔到中孔。目前报变形性和极化能力，可以和有机配体产生很强的结道的大多数MOFs的孔道属于微孔范围，对小分子合力，过去常作为重要选择目标。近几年，碱金属快速扩散及物质传输不利，且微孔很难允许催化剂++2+离子(Li、Na等)、碱土金属离子(Mg)和一些分子、催化剂前驱体、甚至具有大尺寸的药物分子*收稿日期:2015－03－18基金项目:科技部国际科技合作重点项目资助(2010DFB60840)作者简介:刘晓芳(1987－)，女，在读博士，研究方向:磺酸化固体

7、催化剂催化转化糖类制备平台小分子，Email:liuxfzap@163．com．*通讯作者:杨松，Email:jhzx．msm@gmail．com．·16·贵州大学学报(自然科学版)第32卷的进入，这就限制MOFs在精细化学品转化、纳米从而在气体选择性吸附和催化方面表现出优异的颗粒制备及药物输送领域的应用。比表面积是评性能。［17］价多孔材料催化性能、吸附能力的另一重要指标，2008年，Horike等用1，3，5-三-5-四唑基苯II不断改变MOFs材料金属中心和配体的主要目的(H3BTT)和Mn合成具有方钠石结构的MOFs，之一就是使材料具有高比

8、表面积。{Mn3［(Mn4Cl)3(BTT)8(CH3OH)10］2}n，结构孔［11］1999年，Yaghi小组受金属簇