2 MOFs 的合成和放大

在一个典型的 MOF 合成中，溶解在溶剂或混合溶剂的金属盐和配体，然后加热到不同 的温度，加热的时间长短不一（在溶剂或水热条件）。尽管，这些合成技术可以得到高 质量的晶体结构测定和小规模的表征，它往往存在反应时间长，产品收率低（毫克级） 等不足，很难扩展[5]。对于任何大规模的与能源相关的应用，特别是对发电厂的二氧化 碳捕集，必须用廉价、丰富、无害的金属盐和容易商业得到或容易合成的多孔吸附剂。 理想情况下，该骨架的合成还必须在无毒的溶剂中进行，要在短时间内高产率得到，同 时要保持其最佳的吸附性能。MOF 晶体合成一个困难是晶体在瓶子的表面成核。同时在 合成条件下，反应容器的大小是一个重要的参数。因此，到目前为止，MOF 的放大合成 仅限于几个商业化产品，例如 HKUST-1、Basolite C300、MIL-53、Basolite A100、ZI F-8[6]。一个额外的挑战是，MOFs 材料的放大合成需要的大量的溶剂，例如 DEF 被用来 合成 IRMOF-1([Zn4O(1, 4-benzenedicarboxylate)3]（有时也称为 MOF-5）。这使得 MO F-5 相当昂贵并且难以再生。因此，按比例放大的方法来减少的反应时间和成本，直接 用于发电站用来大规模的 CO2 捕集是很值得期待的。

一些反应条件和方法已被用来放大 MOFs 材料的合成，包括室温合成，微波加热[7]， 研磨反应物(机器化学)[8]，连续流动化学[9]和喷雾干燥[10]。低温合成是一个有吸引力的 方法，减少能源消耗和合成 MOFs 的成本。几种金属盐和配体在混合溶剂中简单混合(D EM,DEF,乙醇/水)会在室温下导致纯相 IRMOF-0，IRMOF-1，M-MOF-74 和 MOF-117[11]。有 趣的是，与那些在溶剂热条件下得到的样品进行比较，所有这些 MOFs 材料都保留了吸 收二氧化碳的能力。来`自^751论*文-网www.751com.cn

在纯水中合成 MOFs 是一种高产量合成 MOFs 的廉价方法，但是，为了部分或者全部溶 解多环芳烃配体，在大多数有机溶剂中如二甲基甲酰胺或者乙醇用来合成多孔材料 MOF s。

微波加热加速化学反应的速率，它是通过快速加热微波吸收溶剂实现。有几个 MOFs 已经通过微波加热合成出来了，例如 IRMOF 系列（大多数[Zn4O(二羧酸）]）相对传统 的溶剂热合成得到的多晶材料，反应时间显著降低。而微波方法降低了 MOF 的合成时间， 但它仍依赖于溶剂的使用[12]。而机械化学合成法则是一种无溶剂的方法。反应物的混合 物-金属盐和配体在球磨机中研磨用来生产我们所需要的 MOF。几种 MOFs 已经用研磨法 合成包括多孔的 Cu(ina)2（研磨醋酸铜和异烟酸（ina）大约 10 到 15 分钟）和嗪基的 MOFs[13]。后来的研究证明官能化的叠氮化物空隙的大小和形状是捕集二氧化碳的关键因 素。机器仅需 15 分钟合成，它们可能被用于有关 CO2 捕集的产业化研究。虽机械化学有 良好前景，但还需进一步研究，因为制得的 MOFs 伴有痕量的反应物或无定形副产品。 同时还要研究如何高产率制备大孔径 MOFs 材料。