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功能金属有机骨架材料的应用

第19卷第9期2007年9月

化学进展

V01.19No.9Sep.,2007

PROGRESSINCHEMISTRY

功能金属.有机骨架材料的应用

穆翠枝

峰“

西安710062)

(陕西师范大学化学与材料科学学院

金属有机骨架(metal.o职anicframeworks,MOFs)材料由于其特殊的结构引起了科学家的广泛关

注。它作为多孔材料与无机或有机的多孔材料相比具有特殊的优势,是目前新功能材料研究领域的一个热点。本文总结了金属有机骨架多孔材料在分离纯化、催化、微反应器、负离子交换和复合功能材料等方面的应用进展,并对这种新型多功能材料在设计、合成与应用方面的广阔前景作了展望。

关键词

金属有机骨架

配位聚合物

超分子

孔材料

文章编号:1005.281x(2007)09.1345—12

中图分类号:0614;0627;TB383

文献标识码:A

Applicationof

F眦ctioIIalMetal-orgaIlic

Framework

Materials

(SchoolofChemistryand

胁£仇洗i她屁昭。厶i耽i

MaterialsScience,ShaanxiNo瑚alUniversity,Xi’an710062,China)

Abstract

great

Metal—organicframeworkmaterialshaVedrawngreatattentionbecauseoftheiruniquestmctures.Itowns

to

advantagescomparedino昭anic

or

orgaIlic

materialsa11dbecomes

one

ofthemost

p叩ularresearchtopics

in

in

functionalmaterials6eld.ThisreviewbIieny

sum呦rized

thenew印plicationsandprogressofMOFs

mterials

the

area

ofseparationandpu五6cation,catalysis,micro-reactorandionexchange.Inaddition,severaltrendsofdesigningMOFs

as

functionalmaterials1【eywords

are

alsopresented.

metal-o玛anic

frameworks(MOFs);coordinationp01ymers;supramolecules;porousmaterials

引言

20世纪90年代中期以前,多孔材料一般是指

报道的一维、二维和三维无限网络骨架结构金属.有机聚合物,主要是由多齿配体与金属中心配位形成的金属一有机超分子网络结构,也被称为“配位多聚物”…。金属.有机骨架多孔材料与活性炭和沸石材料相比有以下优势:孔结构高度有序,孔尺寸可控和孔表面的官能团和表面势能可控制。

20世纪90年代以后,随着对多孑L配位聚合物研究的迅速增加,具有特殊功能的微孑L材料也相继出现。1990年,Robson等怛1报道了一种能进行负离子交换的孔结构配位多聚物。1994年,Fuiita等。3o研究了二维配位多聚物[cd“(4,47_bpy):](bpy=bipyridine)的催化性质。1995年,Yaghi等H1和Moore研究组b1研究了配位多聚物的客体吸附性能。1997年,Kit职awa研究组¨1报道了配位多聚物在室温条件下的气体吸附性能。多孔配位聚合物具有许多特

无机材料和碳质材料两种类型。其中的无机材料主要有两类:一类是铝硅酸盐,其通式为MZ[(AlO:);(SiO:),]” 训H20,另一类是铝磷酸盐。首例铝硅酸盐合成于1862年,这类盐没有晶体结构;首例晶态微孔铝磷酸盐合成于1982年。碳质材料中活性碳的孔和比表面积虽然很大,但其结构是扭曲的。

上述材料通过很强的si—O或C—c共价键形成了

具有稳定结构的永久孔材料,允许某一种尺寸和形状的分子进入其孔内。虽然它们已得到广泛的应用,但仍有许多不足之处,比如缺乏柔性等。因此,与常规沸石多孔材料相比,研发具有柔性的永久多孔材料就成了当今社会重要的研究课题。现在已经

收稿:2006年9月,收修改稿:2007年1月*通讯联系人

e—mail:fen野u@snnu.edu.cn

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