基于帕莫酸类配体的金属有机框架材料的构筑合成(2)

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1 绪论

配位化学是化学的重要分支学科，它是研究金属原子或离子与无机、有机离子或者分子配位化合形成的配位化合物的表征及其成键、结构等的一门科学。金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs），是一种类沸石的由有机配体和无机金属单元构建而成的新型无机-有机杂化材料，与传统无机非金属材料相对比，MOFs材料的孔隙率更高，而且相比之下比表面积也更大，特别是它的功能基团可变与孔径大小可调节的优良性质，使得MOFs材料的结构与功能更加多样化。同时[1-2]金属框架材料的研究涵盖面很广，涉及无机、有机、配位、材料等多个化学学科。大部分金属有机框架材料一般在脱除配位客体后，孔道性质能够保持稳定，不会随意发生改变，因而MOFs在氢气（H2）、二氧化碳（CO2）、碳氢化合物等物质的吸附、存储、纯化、分离等方向有着潜在的应用前景，同时还能应用于发光材料、催化反应等诸多方面。[3-11]近几年科学家们在金属有机框架材料这方面投入的研究力度比较大，MOFs材料的研究前景与发展也比较好。

1.1 MOFs材料的特点文献综述

分析MOFs材料，其主要有以下几个特点：

(1) 孔隙多、比表面积大

MOFs材料除去配体后所留有的空间即称为孔隙，孔隙特点与其功能直接相关，人们可根据研究或者生产生活所需来选择不同特点的MOFs孔隙材料。而衡量多孔材料吸附、催化等性能的另一个很重要的方面就是比表面积，比表面积越大，材料的对应性能越良好，鉴于此原因，故而这也正是研究过程中人们所期待和追求的目标。

(2) 材料框架种类繁多、结构丰富

框架材料之间官能团的组合、所带电荷量不同的金属的差异以及配体配位能力的不同均会导致MOFs的多样性，这就自然而然导致应用范围也就变得很宽广，研究价值也就很高了。

(3) 金属位点的不饱和来!自~751论-文|网www.751com.cn

此特点对MOFs的吸附性能具有很大的影响，不饱和的金属位点为它对于小分子的吸收奠定了良好的基础，因而MOFs在吸附小分子这方面很有优势与潜力。

1.2应用及研究

结构决定性质，功能决定用途，以上特点致使金属有机框架材料有着以下几个领域的应用：a、储氢领域（虽然氢气燃烧时产物为水，不会构成环境的污染，但氢气不够稳定，储存运输相当困难，金属有机框架材料就解决了如下的问题，材料的储氢性能受到比表面积、金属位点、作用基团以及孔隙等方面的影响而受到认可。）[3]b、吸附、分离领域（在此领域的应用是由于MOFs材料具有良好的选择吸附的能力，故而其在吸附、分离小分子气体及温室气体等方面获得化学家们的普遍重视。）[4-6]c、发光材料及催化领域（通过调控金属离子或有机配体，以便得到白光发光材料。而通过利用MOFs材料特殊的可控的孔道，来进行特定的有机催化反应是目前非常热门的研究方向，对于催化化学的发展有着重要推动作用。）[7-13]

羧酸配体和吡啶类配体占据了绝大部分份额在用来合成金属有机框架材料的有机配体中。[1-13]帕莫酸（Pamoic Acid，简称PA；见图1-1）作为羧酸类配体的一种，具有以下特点：（1）含有两个羧酸基团，可以与金属离子进行配位生成金属有机框架材料；（2）两个联苯基团以亚甲基相连，使得帕莫酸具有半刚性的结构，有利于生成的金属有机框架材料的伸缩变化；（3）酚羟基的存在使得生成的金属有机框架材料对小分子（氢气、氮气、二氧化碳等）具有更强的吸附性能。而文献调研发现，基于帕莫酸的金属有机框架材料还未见报道，故而本论文选取了以帕莫酸为主配体，通过溶剂热的方法将其与过渡金属（Co2+、Ni2+、In3+）等自行组装，进行最优实验条件的探究，合成具有一定孔道的金属有机框架材料。