MOF-74 (Mg) 金属有机框架材料的介绍和合成方法
发布时间:2025-07-07     作者:ssl   分享到:
MOF-74 (Mg) 是一种以镁离子(Mg²⁺)为金属中心构建的金属有机框架材料(MOF),因其规则的孔道结构、高比表面积和强大的吸附性能,在气体存储、分离和催化等领域有广泛应用。
一、基本介绍
MOF-74系列:也称为CPO-27系列,由过渡金属(如Mg、Ni、Co、Zn)与2,5-二羟基对苯二甲酸(2,5-Dihydroxyterephthalic acid, DOBDC)配体构成。
MOF-74(Mg) 采用镁离子作为金属节点,形成六配位的开放金属位点,具有高密度的开放金属中心。
结构特点:具有一维规则通道,孔径约为11 Å,且Mg离子带有开放金属位点,有利于气体分子与金属位点的强相互作用。
二、合成方法
1. 溶剂热法
典型配方:
金属源:镁盐,如Mg(NO₃)₂·6H₂O
有机配体:2,5-二羟基对苯二甲酸(DOBDC)
溶剂:二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、水等混合溶剂
反应条件:
在密闭反应釜中,120–150℃反应12–72小时
产物通过洗涤和干燥得到结晶MOF-74(Mg)
2. 绿色合成
使用水热合成、微波辅助等环保快速方法。
三、结构特点
特点 | 说明 |
---|---|
孔道结构 | 规则一维通道,孔径约1.1 nm |
开放金属位点(OMS) | Mg²⁺离子上的未配位位点,提升吸附活性 |
高比表面积 | 通常达到1000–1500 m²/g |
热稳定性 | 可耐高温,保持框架完整 |
四、主要应用
应用领域 | 说明 |
---|---|
气体吸附与分离 | CO₂捕集、CH₄和H₂储存、选择性气体分离 |
催化 | 金属位点催化氧化、酯化等反应 |
传感 | 基于气体吸附变化的传感器开发 |
药物递送 | 利用孔道载药,控制释放 |
五、表征技术
技术 | 用途 |
---|---|
XRD | 验证结晶结构及相纯度 |
BET | 比表面积及孔径分析 |
SEM/TEM | 材料形貌观察 |
FTIR | 验证有机配体存在 |
TGA | 热稳定性评估 |
ICP-OES | 镁元素含量测定 |
六、小结
MOF-74(Mg)因其开放金属位点、高比表面积和良好的孔道结构,成为气体吸附和分离领域的经典材料。通过调控合成条件和后处理,可以优化其性能,满足不同应用需求。
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