發(fā)布時(shí)間：2021-08-21 10:41

　　金屬有機(jī)框架（Metal-Organic Frameworks,MOF）是一種配位聚合物,具有三維的立體結(jié)構(gòu),通常以金屬離子（M）為連接點(diǎn),有機(jī)配位體（O）構(gòu)成空間3D延伸,通過自組裝周期性排列的骨架結(jié)構(gòu)（F）進(jìn)行修飾或主客體組裝,形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體多孔材料,是除沸石和碳納米管以外的一類新型多孔材料。MOF具有很多優(yōu)點(diǎn),比如該材料具有較大的比表面積,發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu),孔道尺寸可調(diào)控,開放的金屬位點(diǎn),孔道表面易功能化,多樣性的組成結(jié)構(gòu)。在氣體吸附、存儲(chǔ)與分離,能量的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換,熒光,化學(xué)傳感,藥物的釋放,催化等領(lǐng)域都有應(yīng)用前景,成為重要的研究前沿。另一方面,材料學(xué)家也將MOF作為一種金屬前驅(qū)體分散的方法,通過直接高溫?zé)峤釳OF材料使其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)碳基材料,將MOF用于功能化的碳材料中,或者單原子催化劑的合成中去。催化劑的微觀形貌和狀態(tài)與制備方法密切相關(guān)。采用不同的制備方法得到的催化劑的形貌狀態(tài)有很大的不同,其催化劑活性往往也有很大不同。利用過渡金屬錳（Mn）、鉬（Mo）等非貴金屬對(duì)MOF進(jìn)行修飾,Mn、Mo等金屬鹽與MOF中含N的配體形成不同形貌的雙金屬M(fèi)OF材料,采用此種方法構(gòu)筑的復(fù)合... 

【文章來(lái)源】：河南師范大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

可充電鋅-空電池的機(jī)理圖

5迄今為止，已經(jīng)研究報(bào)道了20,000多種不同形態(tài)的MOF，其比表面積通常在1,000至10,000m2g-1之間，超越了傳統(tǒng)的多孔材料，如活性炭材料和沸石分子篩材料[29]。2009-2017年短短的八年時(shí)間里，WebofScience數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)道與MOF材料相關(guān)的論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果（如圖1-2），僅2017年相關(guān)論文量達(dá)到近8000篇，圖中柱狀圖我們可以看出MOF材料發(fā)展十分迅速。圖1-22009-2017年WebofScience數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)道與MOF材料相關(guān)論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。Fig.1-2Numberofrelatedtometal-organicframeworksmaterialsintheWebofSciencedatabasefrom2009to2017.1.4.1MOF材料的研究進(jìn)展約旦裔美籍無(wú)機(jī)化學(xué)家、材料化學(xué)家、超分子化學(xué)家OmarYaghi教授，他與他的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)并生產(chǎn)了金屬有機(jī)框架（MOF）、沸石咪唑酯骨架構(gòu)造體（ZIF）以及共價(jià)有機(jī)框架材料（COF）[30-32]，是MOF，COF，ZIF的名字創(chuàng)始人。研究方向包括MOF的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，晶體生長(zhǎng)，催化電容等。法國(guó)化學(xué)家GerardFerey教師，MOF創(chuàng)始人之一，MIL系列的創(chuàng)始人，也是MOF領(lǐng)域最早用粉末測(cè)結(jié)構(gòu)的人。主要研究高價(jià)金屬的MOF，比如鐵、鋁、鋯等。日本無(wú)機(jī)化學(xué)家北川進(jìn)，MOF創(chuàng)始人之一，他的MOF都稱為多孔配位聚合物（PorousCoordinationPolymers（PCP））。主要研究結(jié)構(gòu)變化帶來(lái)的性質(zhì)變化，在柔性PCP對(duì)于氣體吸附和分離方向具有特色性。陳小明院士和他的團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上較早開展配位聚合物和多孔MOF材料研究，是該領(lǐng)域國(guó)際上主要開拓者之一[33,34]。在國(guó)際上首次合成、報(bào)道了一種金屬-咪唑微孔材料（ZIF-8/MAF-4），因其優(yōu)異的穩(wěn)定性和性能，成為國(guó)際上研究最多的MOF之一，有望廣泛應(yīng)用于石油化工和精細(xì)化工中的分離、催化過程[35,36]。洪茂椿院士在國(guó)際上率先提

6出功能導(dǎo)向自組裝法設(shè)計(jì)合成納米團(tuán)簇分子、金屬有機(jī)納米籠、納米管和納米線，開辟了一條研制納米團(tuán)簇與金屬-有機(jī)納米器件的新途徑，成功制備出系列一維、二維金屬-有機(jī)聚合物材料。1.4.2MOF材料的合成金屬有機(jī)框架（MOF）由于其高度多樣化的框架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和可定制的有機(jī)功能，成為一種備受關(guān)注的混合納米多孔晶體態(tài)材料；MOF是由多種有機(jī)橋聯(lián)配體和豐富的金屬離子或簇，通過金屬與配體的絡(luò)合作用，自組裝形成的具有超分子微孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種具有前途的類沸石[37,38]。有機(jī)橋聯(lián)配體通常由剛性芳香環(huán)組成，如均苯三酸和對(duì)苯二甲酸。一種MOF典型構(gòu)造步驟（圖1-3）[39]。一直以來(lái)，研究人員認(rèn)為MOF材料不穩(wěn)定，難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。通常情況下，MOF材料中客體分子（有機(jī)配體、反應(yīng)溶劑）一旦被移除，材料就會(huì)出現(xiàn)坍塌，但經(jīng)過全球科研人員的努力研究，MOF已經(jīng)為走向商業(yè)化應(yīng)用作好準(zhǔn)備[30,35]。圖1-3一種MOF典型構(gòu)造步驟Fig.1-3AtypicalconstructionstepofanMOF.隨著MOF材料在技術(shù)中的突破，多種不同形態(tài)的MOF材料逐漸增加，其制備方法也逐步完善，目前常用的制備方法有以下幾種：水（溶劑）熱法、微波反應(yīng)熱法、擴(kuò)散法、固相反應(yīng)研磨法。這四種方法各有優(yōu)缺，相互補(bǔ)充。1、水（溶劑）熱法[40]。水熱法或者溶劑熱法是合成MOF最常用的方法，將可溶性的金屬鹽（硝酸鹽、醋酸鹽等）和有機(jī)橋聯(lián)配體（均苯三酸、對(duì)苯二甲酸等）通過一定的比例在二次水或者有機(jī)溶劑中均勻混合，在耐高壓的密閉容器中通過調(diào)節(jié)和控制反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)。該實(shí)驗(yàn)方法操作簡(jiǎn)單，可以制備出結(jié)晶度高的MOF材料。2、微波反應(yīng)熱法[41]。微波反應(yīng)熱法采用微波的方式，帶電粒子快速碰撞，提供反

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Development of the zinc-air power battery on electric bicycles in China[J]. Zhu Mei1, Xu Xianzhi2, Song Hui2, Li Fen2 (1. School of Engineering, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China;2. Department of Mechanics and Mechanical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China).  Engineering Sciences. 2008(03)
[2]鋅空氣電池空氣電極催化材料的研究[J]. 周震濤,周曉斌.  稀有金屬材料與工程. 2002(06)



本文編號(hào)：3355447