(完整版)MOF合成与功能应用

MOF合成与功能应用MOF简介•MetalOrganicFramework•主要特点：1）结晶本性——结构可确定、孔均一性2）可设计的丰富的结构类型3）可调节的化学多功能性4）低密度、永久孔洞、超高的比表面积5）可功能化的孔空间MOF合成丰富多变的可设计配体：•含羧基配体•含氮配体不同功能的金属离子MOF合成•配位化学——软硬酸碱规则构筑稳定MOFDaweiFeng,Hong-CaiZhou,*etal.Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,10307PCN―PorousCoordinationNetwork稳定MOF简介MIL-101系列ZIF-8系列PCN-222系列稳定MOF简介G.Férey,etal.Science2005,309,2040-2042MIL-101对各种溶剂稳定，中性、酸性条件下水稳定。MIL―MaterialInstitutLavoisier稳定MOF简介ZIF-8ZeoliticImidazolateFrameworksOmarM.Yaghi*,etal.PNAS,2006,103,10186–10191稳定MOF简介•稳定的PCN-22X系列MOFMOF功能应用主要应用：•气体储存与分离•催化•传感•作为载体或模板构筑新材料•药物运输气体吸附、储存与分离目前常压储氢记录：吸附焓：3~10kJ/mol太低，导致常温储氢能力弱。吸附作用位点：不饱和金属配位中心，苯环等。KrautscheidH.etal.Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,10344.气体吸附、储存与分离CH4储存YangPeng,OmarK.Farha,*TanerYildirim,*etal.J.Am.Chem.Soc.2013,135,11887.气体吸附、储存与分离•CO2选择吸附与分离气体吸附、储存与分离•CO2选择吸附与分离MOF的催化应用SatoshiHorike，JeffreyR.Long*.J.Am.Chem.Soc.2008,130,5854–5855Orange,green,gray,andbluespheresrepresentMn,Cl,C,andNatomsMn3[(Mn4Cl)3(BTT)8(CH3OH)10]2(1;H3BTT)1,3,5-benzenetristetrazol-5-yl)反应活性中心为配位不饱和的Mn2+I和Mn2+II位（lewis酸性位点）尺寸选择效应：增大反应物分子，活性降低，说明反应发生在孔内硅氰化反应构件纳米复合材料直接碳化，形成多孔碳材料利用MOF孔洞形成碳纳米管构件纳米复合材料作为模板合成金属氧化物总结•合作前景：MOFs的合成与性能研究是多学科交叉的前沿研究，其内容涉及无机化学、材料化学、有机化学以及物理化学等多个学科与领域。•应用广泛：气体储存与分离、催化、传感、作为载体或模板等,有着广阔的应用前景。