金属有机骨架材料的合成方法及应用进展
2021-05-23满全友金玲杰
中国金属通报 2021年2期
满全友,高 岩,金玲杰,栾 涛*
(1.山东大学能源与动力工程学院,山东 济南 250061;2.山东建筑大学热能工程学院,山东 济南 250101)
1 金属有机骨架材料概述
金属有机骨架材料是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的晶体多孔材料,又称多孔配位聚合物[1]。MOFs具有比表面积巨大、孔隙率高、微孔结构有序、化学性质稳定等特点[2],在气体存储,吸附分离等领域具有潜在的应用价值。迄今为止,已报道了20000多个具有不同组成、晶体结构和形貌的MOFs,常见的MOFs包括IRMOFs系列、ZIF系列、UiO系列、MIL系列等。由于MOFs独特的化学结构允许通过适当选择金属离子和/或配体作为构建基块来方便地调节其微观结构和性能,使MOFs具有广泛的应用前景。
2 金属有机骨架材料制备方法
2.1 溶剂(水)热合成法
溶剂(水)热法是合成MOFs最早使用也是最常用的方法,这种方法是将所需金属化合物和有机配体溶解在水或其他有机溶中,混合溶液在特定的密闭反应器(高压釜)中反应,通过对反应器加热、加压,创造一个相对高温、高压的反应环境,使得通常难溶或不溶的物质溶解,并且重结晶,从而合成金属有机骨架的一种方法。水热法合成原理简单,但局限性较大,溶剂热法的原理与水热法相同,但扩大了溶剂的范围,不再仅局限于水,可以实现在室温下不能进行的反应;但需要采用耐压金属装备,使得成本增加,同时其合成时间较长,难以控制晶体形态。

图1 不同温度制备Co-MOF-74的SEM图像
2.2 微波辅助合成法
微波加热是一种简单、高效、低成本的加热方式,近年来,被广泛应用于合成金属有机骨架材料。……
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