MOF地制備、結(jié)構(gòu)表征及催化應(yīng)用

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1、實用標(biāo)準(zhǔn)文檔《催化化學(xué)》課程學(xué)習(xí)報告專題：MOF的制備、結(jié)構(gòu)表征及催化應(yīng)用學(xué)院名稱：材料化學(xué)與化工學(xué)院學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：教師姓名:考核時間：文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔MOF的制備、結(jié)構(gòu)表征及催化應(yīng)用摘要：金屬有機骨架(MOFs)配位化合物作為一種新型有機無機雜化材料,具有高空隙率、孔道尺寸形狀可調(diào)性、易于功能化等優(yōu)點,在氣體存儲和分離、催化、載藥、光電磁性材料等領(lǐng)域展示了良好的應(yīng)用前景。本文介紹了MOFS材料的常用制備方法和結(jié)構(gòu)表征方法，綜述了近年來MOFS材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是以MOFS材料中骨架金屬作為活性中心

2、骨架有機配體作為活性中心和負載催化活性組分的催化反應(yīng)，并對MOFS材料的催化應(yīng)用趨勢做了展望，以期對MOFS材料的催化性能有比較全面的認識。關(guān)鍵詞金屬-有機骨架合成結(jié)構(gòu)表征催化應(yīng)用1.引言金屬-有機骨架(metal-organicframeworks,MOFs)材料是由金屬離子與有機配體通過自組裝過程雜化生成的一類具有周期性多維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔晶體材料，具有納米級的骨架型規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，大的比表面積和孔隙率以及小的固體密度，在吸附、分離、催化等方面均表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，已成為新材料領(lǐng)域的研究熱點與前沿。MOFs材料的出

3、現(xiàn)可以追溯到1989年以Robson和Hoskins為主要代表的工作，他們通過4，4′，4′′,4′′′-四氰基苯基甲烷和正一價銅鹽［Cu(CH3CN)4］.BF4在硝基甲烷中反應(yīng)，制備出了具有類似金剛石結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)狀配位聚合物［1］，同時預(yù)測了該材料可能產(chǎn)生出比沸石分子篩更大的孔道和空穴，從此開始了MOFs材料的研究熱潮。但早期合成的MOFs材料的骨架和孔結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，容易變形。直到1995年Yaghi等合成出了具有穩(wěn)定孔結(jié)構(gòu)的MOFs［2］，才使其具有了實用價值。文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔由于MOFs材料具有大的比表面

4、積和規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，并且孔尺寸的可調(diào)控性強，骨架金屬離子和有機配體易實現(xiàn)功能化，因此在催化研究、氣體吸附、磁學(xué)性能、生物醫(yī)學(xué)以及光電材料等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。作為一種新型多孔固態(tài)材料,由于其廣泛的應(yīng)用價值,更加應(yīng)該深入了解其結(jié)構(gòu)特性,從其微觀的分子間作用及排布開始,深刻理解某些規(guī)則聚集所表現(xiàn)出來的特殊性質(zhì),利用分子間的作用力,有目的的設(shè)計金屬有機骨架的結(jié)構(gòu),使其表現(xiàn)出一定的物理化學(xué)性質(zhì)。而有效的結(jié)構(gòu)表征方法無疑是最為重要的環(huán)節(jié)之一。在催化應(yīng)用方面，MOFs材料中的金屬離子的不飽和配位點可以作為相應(yīng)催化反應(yīng)的活性中心；

5、MOFs骨架上還可以引入多種具有催化性能的有機配體，尤其是可引入手性配體從而實現(xiàn)不對稱催化反應(yīng)；而且MOFs骨架孔尺寸可以在微孔與介孔之間調(diào)節(jié)，具有手性螺旋軸的孔道還可以提供不對稱催化微環(huán)境；除此之外，大比表面積的MOFs材料還可負載高分散的納米金屬活性組分等，因此MOFs材料具有區(qū)別于其他催化劑材料的獨特結(jié)構(gòu)特征。2.金屬有機骨架一配位化學(xué)的前沿金屬有機骨架是配位化學(xué)延伸,配位化學(xué)是研究金的原子或離子與無機、有機的離子或分子相互反應(yīng)形成配位化合物的特點以及它們的成鍵、結(jié)構(gòu)、反應(yīng)、分類和制備的學(xué)科。研究金的原子或離子

6、與無機、有機的離子或分子相互反應(yīng)形成配位化合物的特點以及它們的成鍵、結(jié)構(gòu)、反應(yīng)、分類和制備的學(xué)科。最早有記載的配合物是18世紀(jì)初用作顏料的普魯士藍,化學(xué)式為K[Fe(CN)6Fe]。1798年發(fā)現(xiàn)CoCl3.6NH3。CoCl3和NH3都是穩(wěn)定的化合物,在它們結(jié)合成新的化合物后,其性質(zhì)與組分化合物不同。這一發(fā)現(xiàn)開創(chuàng)了配位化學(xué)的研究。1893年,端士化學(xué)家A.韋爾納首先提出這類化合物的正確化學(xué)式和配位理論,在配位化合物中引進副價概念,提出元素在主價以外還有副價,從而解釋了配位化合物的存在以及它在溶液中的離解。他在配合物

7、中引進副價的概念,提出元素在主價以外還有副文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔價。例如,在一系列鉆(IV)的配合物中鉆的主價為+4,副價為+6,由此可解釋這些鉆配合物的存在和離解。生成的離子數(shù)目由溶液電導(dǎo)和游離氯離子的分析確定。由于韋爾納的出色工作,他于1913年獲得諾貝爾化學(xué)獎［3]。在配位化合物中,中心原子與配位體之間以配位鍵相結(jié)合。解釋配位鍵的理論有價鍵理論、晶體場理論和分子軌道理論。配位化學(xué)與有機、分析等化學(xué)領(lǐng)域以及生物化學(xué)、藥物化學(xué)、化學(xué)工業(yè)有密切關(guān)系,應(yīng)用很廣:①金的提取和分離。從擴石中分離金屬,進一步提純,如溶劑萃取、

8、離子交換等都與金屬配合物的生成有關(guān)。②配位催化作用。過渡金屬化合物能與締烴、塊烴和一氧化碳等各種不飽和分子形成配位化合物,使這些分子活化,形成新的化合物。因此,這些配位化合物就是反應(yīng)的催化劑。③化學(xué)分析。配位反應(yīng)在重量分析、容量分析、分光光度分析中都有廣泛應(yīng)用,主要用作顯色劑、指示刻、沉淀刻、滴定刻、萃取劑、掩蔽劑,可以增加分析的靈敏度和減少分