金屬有機骨架化合物（MOFs,配位聚合物）主要是由金屬離子與有機配體通過自組裝作用而形成的一種有機無機多孔配合物,它具有結構可調(diào)、孔隙率高以及比表面積大等特點,在生物醫(yī)藥、傳感、氣體分離膜等方面有著廣泛的應用,但單一的MOFs材料也有一定的缺點,如穩(wěn)定性差、機械強度低等。為了改善其缺點,一些研究者將MOFs材料與無機物、有機物復合,在改善MOFs材料缺陷的同時擴寬它的應用范圍,本文重點闡述了MOFs材料與聚合物的復合研究進展。本文根據(jù)MOFs材料的命名、組分單元和合成方法的不同將MOFs分為以下幾類,如網(wǎng)狀金屬有機骨架材料（IRMOFs）、類沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）、萊瓦希爾骨架材料（MILs）、孔/通道式骨架材料（PCNs）等;歸納了聚合物基MOFs復合材料常用的兩種制備方法,即物理共混法和原位法;總結了聚合物與MOFs間的復合方式,主要有非共價鍵復合和共價鍵復合。非共價鍵復合包括氫鍵、范德華力、靜電作用等;共價鍵復合主要是氨基與羧基間的復合。在非共價鍵復合和共價鍵復合中都有氫鍵的作用,并且通過共價鍵可以使聚合物和MOFs材料更好地復合,從而使聚合物基MOFs復合材料更加穩(wěn)定,... 

【文章來源】：材料導報. 2020,34(15)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

有機骨架化合物簡易形成示意圖

由于存在有機配體，MOFs材料與聚合物有較好的相容性，可以方便實現(xiàn)有機/無機復合材料的制備[7]。如圖2所示，本文通過在http://apps.webofknowledge.com網(wǎng)站中搜索關鍵詞MOFs and Polymers，統(tǒng)計了從2000年到2018年MOFs材料與聚合物復合的文章數(shù)量，發(fā)現(xiàn)該方面研究論文數(shù)量逐年增加，說明越來越多的研究者將MOFs材料與聚合物復合制備兼具二者優(yōu)異性能的復合材料，以更好地擴寬其應用范圍[8]。但在聚合物與MOFs材料復合制備過程中，MOFs材料在聚合物中的良好分散是發(fā)揮復合體系協(xié)同效應的一個關鍵[9]。常用的方法是將納米材料均勻地分散在水/有機溶液中，與聚合物表面保持接觸以進行反應，但是這種方法容易造成納米材料團聚，在聚合物中分散不均勻的問題。為解決這類問題，有研究者將納米材料進行基團修飾或者通過原位聚合的方式將其與聚合物復合[10-11]。Zhu等[9]通過對UIO-66進行基團修飾，在其上連接胺基合成Ui O-66-NH2晶體，并將其作為功能納米材料用于制備聚酰胺(PA)復合膜，這種末端帶有胺基的MOF可以通過酰胺反應與聚酰胺膜共價結合，從而使它們在PA層中更穩(wěn)定。1 MOFs分類

IRMOFs是由分離的次級結構單元[Zn4O]6+無機基團與一系列芳香羧酸配體以八面體形式橋連自組裝而成的微孔晶體材料。IRMOFs系列材料最初是由加州大學Yaghi教授和他的研究團隊設計并制備而成，1999年他們制備了IR-MOF-1(即MOF-5),2002年他們通過改變IRMOF-1的有機配體得到了具有不同孔徑和功能的相同類型的骨架IRMOF1-16(圖3)。在IRMOFs材料中，比較典型的是MOF-5，其主要被應用于吸附性能的研究[13-14]。1.2 類沸石咪唑酯骨架材料(Zeoliticimidazolate frameworks,ZIFs)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]多功能MOFs基復合材料研究進展[J]. 馮愛玲,王彥妮,徐榕,林社寶,江鵬.  功能材料. 2018(11)
[2]MOFs復合材料的制備及其應用研究進展[J]. 童琳,莫名月,杜奕霖,景婷.  當代化工研究. 2018(08)
[3]MOF復合材料的制備及應用研究進展[J]. 李瑩,林雨,孫曉英,張紅星,鄒兵,肖安山.  化工新型材料. 2018(03)
[4]MCCBA-Cu2O-（MOF-5）三元復合材料抗菌性能的研究[J]. 張美云,楊強,宋順喜,樊國棟,楊斌,趙夢雅,魯鵬.  中國造紙. 2018(02)
[5]金屬有機框架CPL-1填充柱氣相色譜分析氫同位素[J]. 胡鵬,陳平,曹大偉,付小龍,肖成建,王和義.  色譜. 2017(10)
[6]MOFs/聚合物復合膜研究進展[J]. 郭學彬,何一鳴,孫曉芳,王新爽,展俠.  化工新型材料. 2017(08)
[7]UiO系列金屬-有機骨架的合成方法與應用[J]. 王茀學,王崇臣,王鵬,邢碧樅.  無機化學學報. 2017(05)
[8]ZIF-8的合成、表征及正己烷吸附性能[J]. 劉克峰,任丹妮,孫輝,沈本賢,劉紀昌.  高等學�；瘜W學報. 2016(10)
[9]聚合物/無機納米復合材料的制備與應用進展[J]. 古梅,羅陽明.  材料導報. 2013(S2)
[10]金屬有機骨架材料MOF-5的合成及吸附性能[J]. 孫紅,柳志剛,陳敏.  大連交通大學學報. 2013(04)

碩士論文
[1]柱撐型金屬—有機框架材料的制備及其氣體吸附分離性能研究[D]. 高碧軒.浙江大學 2018
[2]MOFs/殼聚糖復合質(zhì)子交換膜的制備及質(zhì)子傳輸性能的研究[D]. 李靜娟.鄭州大學 2016
[3]功能化金屬有機骨架材料的制備及在電化學分析中的應用[D]. 陳歡歡.揚州大學 2016
[4]MOFs/PDMS混合基質(zhì)膜的制備及氣體分離性能研究[D]. 胥吉萍.大連理工大學 2014
[5]互穿結構和多配體金屬—有機骨架材料中氣體分離的分子模擬研究[D]. 焦佳月.北京化工大學 2012



本文編號：3509005