1、一、金属有机骨架简介 金属一有机骨架材料 (metal-organic framework,MOF)通常是指无机的金属中心(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。二、有机金属骨架的设计 包括结构的设计和功能化的设计。策略一:结构设计 MOFs材料结构主要由两个部分组成:金属中心和有机配体,分别扮演着节点( Joints)和支柱( Struts)的作用。由此,可以通过对这两个组成元素的设计来实现对整个结构的设计。 MOF-5, IRMOFs, MIL-100, PCN-14 材料等等都基于羧酸类有机配体 随着 ZIFs 系列材料的报道,
2、咪唑类有机配体也得到了广泛关注,和羧基相比较,咪唑的 N 配位模式比较单一,进而对目标结构的设计可控性更高 采用混合配体也是构筑新颖结构的常用策略。如Eddaoudi 研究小组合成 ZMOF 材料时常用的有机配体就同时还有羧基和氮两种不同的配位官能团,如 4,5-咪唑二甲酸, 2-嘧啶羧酸, 4,6嘧啶二甲酸等,他们利用这些 “ 混合型 ” 有机配体合成了一系列具有分子筛拓扑结构的 MOFs 材料。 对骨架节点的设计大致有两种情况:以单一金属或者多金属为节点。 当以单一金属作为骨架节点时,则可以根据不同金属自身典型的配位构型,有目的地去选择节点金属,对于 MOFs材料而言,金属中心的选择范围非常广泛。 当以多金属作为骨架节点时,则需要通过对此结构基元的设计来完成,对于金属簇而言,比单一金属作为节点时,设计难度要大很多,金属原子个数越多,可控性越低,设计难度越大。策略二:功能化设计 “ 前功能化 ” 是先根据需要对有机配体进行官能团修饰,然后选择合适的合成条件,构筑所需要的目标结构框架,从而把所需的功能基团引入到材料结构中,这种方法对合成条件的控制要求比较高,因为修饰上的有机官能团有可能会在合成过程中影响目标结构。 “ 后合成 ” 直接把目标结构作为载体,进行原位有机反应,从而在材料中引入所需的功能团,根据反应位置的不同可以分为金属中心的修饰和有机配体的修饰。