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水热合成制备MIL-101及其改性应用现状

2021-12-09泮甜甜王永强赵朝成郑秋雨

材料研究与应用 2021年4期
关键词:改性结构

泮甜甜,王永强,2*,刘 芳,2,赵朝成,郑秋雨

1.中国石油大学(华东)化学工程学院,山东 青岛266580;2.石油石化污染物控制与处理国家重点实验室,山东 青岛266580

金属有机框架(Mental-organic frameworks,MOFs)是无机金属离子和有机配体借助配位键相连而成的多孔晶体材料[1].自MOFs材料面世以来,相继有不同类型新材料生成,其中最经典的是MIL-101[2].MIL-101与传统的吸附材料相比具有以下特点:(1)桥连有机配体较长,具有高比表面积和大孔径的三维通道;(2)结构可塑性强,可按需求设计独特的孔道和表面结构;(3)配位键具有可逆性,可通过化学修饰改变、提升MIL-101框架的结构与功能[3-7].以上特点赋予MIL-101诸多重要特性,使其在吸附分离[8]、催化[9]、电容器[10]、气体储存[11]等领域中展现出独特的优越性.但是,MIL-101也存在一些缺点,例如材料纯化过程复杂、制备效率低、化学活性中心单一及Lewis酸性较弱[12-15]等.因此,MIL-101的制备优化与结构性能的提升至关重要且势在必行.

综述了MIL-101的结构特点及制备方法,着重阐述纯化方式、矿化剂、反应物配比、晶化条件等关键因素对水热法合成MIL-101的影响程度,并进一步总结MIL-101结构改良、性能提升、修饰改性的方法.分析了MIL-101合成过程中所存在的问题,并提出高效合成MIL-101的研究建议,同时展望其作为新型纳米材料在未来实际应用中的发展方向.

1 MIL-101材料及制备方法

M(III)-对苯二甲酸/对苯二甲酸酯衍生物(M=Cr,Fe,Al,V,Mn,In)是MOFs材料中一个性能优异的子类,其中最著名的是由法国凡尔赛大学Ferey教授课题组[16]设计合成的MIL-101,其分子式为Cr3F(H2O)O[(O2C)C6H4(CO2)]3·nH2O(n≈25),结构如图1所示.从……

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