金属—有机骨架材料MOFS的研究进展

金属—有机骨架材料(metal-organic frameworks，简称MOFS)是一种新型的多孔材料，因其具有高孔性、比表面积大、合成方便、骨架规模大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点，现已在气体吸附、催化、光电材料等领域受到人们的广泛关注。  MOFs又名配位聚合物或杂合化合物，是利用有机配体与金属离子间的金属．配体络合作用自组装形成的具有超分子微孔网络结构的类沸石(有机沸石类似物)材料[8]。制备MOFs的金属离子和有机配体丰富多样，可以根据材料的性能，如官能团、孔道的尺寸和形状等来加以选择。常用的有机连接配体为含有N、O等能提供孤对电子的原子的刚性配体，如多羧酸、多磷酸、多磺酸、吡啶、嘧啶等。有机连接配体通过离子键与中心金属离子结合。中心金属离子几乎涵盖了所有过渡金属元素形成的离子，甚至包括四价的金金属离子。这为新的MOFs的出现提供了无数的可能。 

图1  IRMOF-n("=1～8、10、12、14、16)的晶体结构示意图 

目前，国外开展MOFs材料研究的机构主要有美国密歇根大学Yaghi研究小组和法国拉瓦锡研究所的Ferey研究小组。美国密歇根大学以Yaghi为首的材料设计与研究小组在MOFs材料的合成方面做了大量的基础性工作。早在1995年，他们就选择不同的有机分子与Cu(Ⅱ)和Zn(II)络合，形成结构不同的MOFs。后来他们又系统地研究了不同有机配体对MOFs孔结构的影响。他们在1999年选择1，4一对苯二甲酸(H2BDC)作为配体合成的MOF-5[9](也称作IRMOF-1)是系列MOF-n材料中**的材料之一。MOF-5是由4个Zn2+和1个O2-形成的[Zn4O]6+无机基团，这个基团和[O2C—C6H4—CO2]2-以八面体形式连接，从而形成三维立体骨架结构(图1中的IRMOF-1)。MOF-5为立方晶体，其比表面积高、孔道结构规则、孔容积较大，表现出良好的储氢性能[10]。该种材料的功能进行了大量的研究。之后，该研究小组在网状合成理论的指导下，以具有八面体构型的[Zn4O(CO2)6]团簇为基本结构单元，采用一系列不同的二羧酸作为配体(结构如图2所示)，得到了一系列具有相同拓扑结构的多孔聚合物[11](IRMOF-n，n=1～16)

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小编zhn2021.09.16