功能MOFS材料课件.pptVIP

* 　　MOFs 包括两个重要的组分：结点（connectors,网络结构中的节点）和联接体（linkers,联接网络结构结点间的化学键或包含多个化学键的有机官能团）。在多孔MOF中，人们通常把金属离子看作为结点，配体作为联接体。 * 　　由于MOFs的网格结构可以看作是各自具有不同连接数的配体（联接体）和金属离子结点间的组合，因此，金属离子的配位构型和配体的几何构型对于所形成的多孔MOFs的结构和性能起决定性的作用，所以，构筑MOFs时首先要考虑配体的几何构型和金属离子的配位构型的倾向性，因为所产生的网格结构的基本类型主要依赖于它们的对称性和成键点的数量。 * 　　配体是骨架的重要组成部分，可以分为单齿配体和多齿配体，它是具有构件作用的分子或离子，控制着金属离子之间的距离和配合物的维数。 　　由于配体本身具有特定的结构和不同的配位方式，在不同的合成条件下，即使相同的配体与金属离子的配位模式也是不一样的。 1. 有机配体的选择 * 　　选择合成MOFs 的有机配体应至少含有一个多齿基团或含有多个单齿配位原子，如CO2H、PO3H、SO3H 和吡啶基等。 　　单齿配体合成的骨架结构比较简单，但稳定性较差。 　　多齿配体的配位情况比较复杂，得到的配合物稳定性较好。 　　有机配体主要包括羧酸类、氨类、吡啶类、醇类和腈类等。常见的中性配体为含氮杂环类化合物。 * 　　构筑MOFs 的另一要素是金属离子。金属离子在构筑配位聚合物中充当连接配体的结点，不同金属离子具有不同的配位数和配位构型，因而在构筑MOFs 中起着不同的连接作用。 　　近几年，除过渡金属离子外, 稀土金属离子尤其是镧系金属离子开始被使用，它们的配位数较高, 为7、8或9配位, 可以形成具有丰富多彩结构的MOFs。 2. 金属离子的选择 * 　　尽管设计具有一定功能的多孔MOFs比较简单，但在实际的合成中却很难控制其结构，主要问题是： 　　①当客体分子移走后,合成的骨架容易坍塌； 　　② 骨架网络的相互贯穿（interpenetration） 现象，即两个或两个以上的独立无限网络通过物理作用互相交织在一起而形成一个分子整体。相互贯穿会导致孔径大幅度减小甚至完全消失，为了避免贯穿结构，人们对结点和联结体进行了精心的设计，虽然采取了很多方法避免相互贯穿，但最终的结构还是很难控制。 * 1、什么是MOFs材料？ 2、MOFs材料的结构特点; 3、MOFs材料的制备方法; 4、 MOFs材料研究意义。 功能MOFs材料 * 1、什么是MOFs材料？ 　　MOFs 材料是金属有机骨架化合物(Metal-Organic Frameworks)的简称。 * 　　MOFs 材料是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。 * 　　MOFs 是一种有机-无机杂化材料，也称作配位聚合物（Coordination Polymer），它既不同于传统的无机多孔材料，也不同于一般的有机配合物。 * 　　MOFs材料的主体结构是由次级结构单元(Secondary Building Unit, SBU)与有机连接体( Linker)之间的相互连接来构筑的，这类材料的孔径形状以及大小都可以通过选择不同的金属中心和有机配体来实现。 * 　　MOFs，是指“由配体与金属离子通过配位键连接形成的无限网络状聚合物材料”，属于“无机-有机杂化材料”。 　　MOFs材料兼具无机材料刚性和有机材料柔韧性的特征，使其在现代材料研究方面呈现巨大的发展潜力及诱人的发展前景。 * * 1 D 网络: 由金属离子与桥连配体连接而成一维、二维或三维网络结构。 2、MOFs材料的结构特点 * 2Ni(NO3)2.6H2O + bpe + N(CN)2- {[Ni(bpe)2(N(CN)2](N(CN)2)·(5H2O)}n ≡ bpe 2 D 网络: * 3 D 网络: * 3、制备MOFs材料的方法 * 2.1 自由金属离子与桥连配体的自组装 * 2Ni(NO3)2.6H2O + bpe + N(CN)2- {[Ni(bpe)2(N(CN)2]N(CN)2·5H2O}n bpe ≡ * A major advantage of this approach is that the manipulations are very easy. A major disadvantage of this approach is that the outcomes are often difficult to be predict