Mn-MOF金属离子或金属簇与有机配体构建的有序多孔晶体结构
发布时间:2025-07-07     作者:ssl   分享到:
一、基本介绍
MOF(Metal-Organic Framework):由金属离子或金属簇与有机配体构建的有序多孔晶体结构。
Mn-MOF:以锰离子(如Mn²⁺、Mn³⁺、Mn⁴⁺)为金属中心的MOF,具有独特的磁性、催化活性及氧化还原性能。
二、合成方法
溶剂热法(Hydrothermal/Solvothermal synthesis)
典型步骤:将锰盐(如MnCl₂·4H₂O、Mn(NO₃)₂等)与有机配体(如对苯二甲酸、咪唑类配体、三羧酸等)溶解在溶剂中。
在密闭反应釜中加热一定时间(如80–200℃,数小时至数天)。
形成结晶的Mn-MOF材料。
其他方法:微波辅助合成、超声辅助、室温合成等。
三、结构特点
多孔性:规则孔道结构,孔径可调。
高比表面积:通常数百至上千 m²/g。
锰离子活性位点:参与氧化还原反应,增强催化性能。
有机配体种类多样,调控结构稳定性和功能。
四、主要应用
领域 | 说明 |
---|---|
催化 | 氧化反应、水分解、氧还原反应(ORR)、有机合成催化等。 |
气体吸附与储存 | CO₂捕集、H₂存储、甲烷吸附。 |
生物医学 | 药物载体、磁共振成像(MRI)造影剂、光热治疗。 |
传感器 | 检测气体、金属离子、有机分子等。 |
五、代表性配体举例
对苯二甲酸(BDC)
三羧酸类配体(如1,3,5-苯三甲酸)
含氮配体(咪唑、吡啶衍生物)
六、表征方法
技术 | 作用 |
---|---|
XRD | 结晶结构和相组成分析 |
BET | 比表面积及孔径分布测定 |
SEM/TEM | 形貌与纳米结构观察 |
FTIR | 配体及键合信息 |
TGA | 热稳定性分析 |
XPS | 锰的化学态及表面元素分析 |
七、总结
Mn-MOF以其独特的锰活性位点、多孔结构和优良的化学稳定性,在环境催化、能源转化及生物医学领域显示出巨大潜力。通过合理设计金属节点和有机配体,可实现定制化功能,推动多领域应用发展。
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