金属有机框架化合物HKUST-1的快速合成

游佳勇;张天永;刘艳凤;李彬;赵振东;黄俊浩

【期刊名称】《高校化学工程学报》

【年(卷),期】2015(000)005

【摘要】采用超声波辅助法用一水合醋酸铜、五水合硫酸铜、二水合氯化铜、三

水合硝酸铜四种铜盐分别和均苯三酸反应快速制备金属有机框架化合物HKUST-1，探讨了铜盐、三乙胺、超声波作用功率、反应时间、溶剂的配比、加料顺序等因素对HKUST-1产率的影响。结果表明，适宜的反应条件为：醋酸铜8.62 mmol，

均苯三酸4.76 mmol，分别溶解于24 mL体积比为1：1：1的水、N,N-二甲基

甲酰胺、乙醇的混合溶剂中，将两种反应物混合后，添加1 mL三乙胺，在300

W超声功率间歇式(超声2 s，关3 s)作用下反应30 min，可得到产率为99.1%的HKUST-1，所得产物通过XRD、IR进行表征并验证。%Cu(OAc)2·H2O,

CuSO4·5H2O, CuCl2·2H2O and Cu(NO3)2·3H2O were individually reacted with benzenetricarboxylic acid under ultrasonication for rapid synthesis of metal-organic framework HKUST-1. The effects of cupric salts, triethylamine, ultrasonic power, reaction time, solvent ratio and reactant addition sequence on the yield of HKUST-1 were investigated. The optimized condition for the preparation of HKUST-1 was found as:

Cu(OAc)2·H2O (8.62 mmol) and benzenetricarboxylic acid (4.76 mmol) were firstly individually dissolved in the mixtures of H2O, DMF and ethanol (volume ratio 1:1:1), and the resulted solutions were then mixed together and triethylamine (1 mL) was added. The mixture was then ultrasonicated

for 30 min under intermittent ultrasonication(work 2 s, pause 3 s) to generate HKUST-1 with a yield of 99.1%. The samples were characterized by XRD and IR.

【总页数】7页(P1126-1132)

【作者】游佳勇;张天永;刘艳凤;李彬;赵振东;黄俊浩

【作者单位】海南大学材料与化工学院，海南海口 570228;天津大学化工学院，天津 300072;海南大学材料与化工学院，海南海口 570228; 天津大学化工学院，天津 300072;天津大学化工学院，天津 300072;海南大学材料与化工学院，海南海口 570228;海南大学材料与化工学院，海南海口 570228

【正文语种】中文

【中图分类】TQ420.4;TQ031.2

【相关文献】

1.金属有机框架材料HKUST-1吸附分离CH4/N2性能研究 [J], 韩素英;韩新华;曹运祥;高荔;孙道峰;阎子峰

2.新型金属有机框架化合物(C5H6N)6P2W18O62\r的合成、结构及电化学性能[J], 何桂美;李茜茜;曹峰;李晨阳;王娟;吴喆

3.室温快速合成HKUST-1应用于醇选择性催化氧化 [J], 庄金亮;张宇;程琥;刘湘粤;毛会玲;王晨;杜嬛

4.金属有机框架化合物的合成 [J], 张彦星

5.混合配体构筑的两个锌(Ⅱ)和镉(Ⅱ)的金属有机框架化合物的合成、晶体结构及吸附和荧光性质 [J], 李玉玲;赵越;孙为银

因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买

无机化学领域中的新进展

无机化学领域中的新进展无机化学是化学学科中的重要分支，它研究的是无机物的物理、化学性质和其在生命体系、环境等各个领域中的应用。近年来，随着科技的不断进步，无机化学领域中也涌现出了一些新的进展和应用。本文将从四个方面介绍无机化学领域中的新进展。一、金属-有机框架（MOF）材料的研究金属-有机框架材料是一种多孔性材料，由金属离子、有机配体和水分子等组成。它们具有巨大的表面积、可调控的结构和化学活性，被广泛应用于气体吸附、分离、催化、传感等领域。近年来，研究人员通过调控金属-有机框架材料的结构、组成和表面性质，不断地优化其性能，并将其应用于新的领域。例如，研究人员将金属-有机框架材料与生物分子结合起来，用于分离和纯化生物分子。他们发现，金属-有机框架材料可以通过与生物分子特异性的作用，对混合蛋白质进行分离和纯化，从而使得这一过程具有更快速、更高效、更经济的特点。此外，研究人员还将金属-有机框架材料用于制备新型的光催化剂。他们通过改变金属-有机框架材料中的金属离子和有机配体，设计出了具有

可蓝移和红移发光性质的金属-有机框架材料，并用于太阳能光催化分解有害有机物质。二、铁催化反应的应用近年来，铁催化反应受到研究人员的广泛关注。与传统的贵金属催化反应相比，铁催化反应有着催化剂便宜、容易获取等优点，并已被应用于许多有机合成和化工领域。例如，研究人员利用铁催化法制备了代表性的杂环化合物，如吡咯、吡唑和噻吩等。这些杂环化合物具有广泛的生物活性和应用价值，并在医药、农药等领域中得到了广泛应用。此外，铁催化法还可以用于制备化学品中一些重要的功能性单体，这些单体具有非常广泛的应用，如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯和聚氨酯等。三、新型染料敏化太阳能电池技术太阳能电池是当前可再生能源领域中的重点研究领域之一，而新型染料敏化太阳能电池技术的发展受到越来越多的关注。新型染料敏化太阳能电池由染料分子、半导体纳米晶和电解质等组成。

金属-有机框架的催化应用

金属-有机框架的催化应用摘要：金属有机框架化合物作是一种新型的催化材料，因其具有多孔性、较大的比表面积和功能可控制性受到了广泛的关注，在催化、分离、气体载体和储存上有着潜在的发展前景。本文主要叙述该材料的制备工艺及在催化方面的应用。关键词：金属有机框架多孔材料催化制备 1 金属有机框架材料的结构特点金属有机框架材料（metal-organic frameworks, MOFs）是经金属离子与有机体相互配位结合形成的具有周期性规整排列的多维无限框架结构多孔晶体材料。其孔洞结构与沸石、活性炭等传统多孔材料相比，不止孔隙率高，比表面积大，金属有机框架材料能定向调节其孔洞结构及对晶体进行剪裁，其灵活性与多样性是传统多孔材料不能相比的。金属有机框架材料在金属离子选择上常见报道的多是以过渡金属离子（如Zn2+、CU2+等）与镧系金属离子作为中心原子，有机配位体则多是多齿类有机物（如羧酸类有机物）。金属有机框架晶体材料的孔洞直径基本在0.38- 2.88nm之间，部分直径达3.0nm；比表面积基本大于1000 m2/g，部分比表面积达到4000-5000 m2/g；框架中的金属离子与有机物的配位多种多样，能通过调节合成环境得到多样化孔径的晶体材料；而其中的金属离子在真空加热除去反应中配位的客体分子后得到的不饱和配位使其结合其他分子的能力有所提高；在通过选择含有特定官能团的有机配体, 从而得到具有该特定官能团的晶体材料，使其在催化反应中具有选择性，影响催化反应的产率。 2 金属有机框架材料的合成金属有机框架材料的合成多用的是水热及溶剂热法：将金属盐、有机物配体和有机溶剂混合放于密闭容器中保温（一般在100-200。C，）一段时间让其进行反应结晶，该方法优点在于操作简单、排除反应物室温不溶解的问题，能得到质量较好的晶体。此外还可运用在室温下就可以进行反应的扩散法晶体合成；对于不使用容易进行晶体合成则可采取机械研磨的方法进行操作。MOFs材料在合成中环境条件的改变会使得它的框架结构也随之改变。MOFs 材料作为一种新型材料，学者们为其建立了一个完善的晶体数据库记录收集晶体的合成与结构数据。 3催化性金属有机框架中心离子及有机配位体均能与特定的物质进行结合提高催化效率。如以糠醛和甲基酮为原料进行羟醛缩合反应生成α,β-不饱和酮若以Kikhtyanin课题组以H2BDC 和硝酸铁制备的Fe-MOF作为催化剂进行反应，得到的产率可达95%，与以往缩合反应相比条件更为温和不需加入碱性试剂就能发生反应；Phan 课题组制备的Zn-MOF 复合物用作Lewis 酸催化剂催化傅克烷基化反应得到的甲苯对位取代的烷基化产物达97%的产率而邻位烷基化产物却只占到1% ，同样使用MOFs材料进行催化使得反应时间缩短、提高效率并且具有良好的选择性。参考文献 [1]吴艺津, 周海逢, 李顺兴. 金属有机框架衍生的多孔碳修饰电极同时检测邻苯二酚和对苯二酚[J]. 分析科学学报, 2017, 第33卷(1):11-16. [2]Yang Yan (杨琰), Wang Sha (王莎), Zhang Zhijuan (张志娟), Xia Qibin (夏启斌), Li Zhong (李忠). CO2 and CH4adsorption performance of modified MIL-53 (Cr) via ammonia vapor [J]. CIESC Journal (化工学报), 2014, 63 (5): 1759-1763 [3]David K.; Cejka, J. R.; Kikhtyanin, O. Catal. Today 2014, 237, 236. [4]X Liu，Y Xu，J Yu et al．Chem．J．Chin．Univ．，2003，24:949～952． [5]Le, K. A.; Phan, T. D.; Phan, N. T. S. Appl. Catal. A: Gen.2010,382, 246. 作者简介：欧阳绮红（1994年12月—），女，本科学历，广东佛山人，韩山师范学院学生。

绿色钙基金属有机框架材料的制备与结构研究【文献综述】

文献综述应用化学绿色钙基金属有机框架材料的制备与结构研究 1.金属有机框架概述金属有机框架（MOFs）材料是由含氧或氮的有机配体与过渡金属连接而形成的网状骨架结构，具有特殊的拓扑结构、内部排列的规则性以及特定尺寸和形状的孔道。但在化学性质上，MOFs不同于无机分子筛，其孔道是由金属和有机组分共同构成的，对有机分子和有机反应具有更大的活性和选择性。而且，制备MOFs的金属离子和有机配体的选择范围非常大，可以根据所需材料的性能，如孔道的尺寸和形状等，选择适宜的金属离子以及具有特定官能团和形状的有机配体。MOFs主要是通过金属离子和有机配体自组装的方式，由金属或金属簇作为顶点，通过刚性的或半刚性的有机配体连接而成。由配位基团包裹金属离子而形成的小的结构单元称为次级结构单元（Secondary Building Unit,SBU）。在MOFs合成中，利用羧酸与金属离子的键合，将金属离子包裹在M-O-C形成的SBU 结构的中心，这样有利于骨架的延伸以及结构的稳定。另外电荷平衡对MOFs的合理构造是很重要的。金属离子为阳离子，必须引入阴离子来中和所有电荷，使生成的骨架成中性[1-4]。 MOFs 多孔材料在催化剂、吸附分离、气体的储存及光电磁材料等方面具有重要的应用价值。金属位在大量的分子识别过程中起了关键性的作用，因为金属位能产生高度的选择性和特定分子的储存和传送。MOFs 材料经常具有不饱和配位的金属位和大的比表面积，这在化学工业中有着广阔的应用前景。 2.金属有机框架的配体类型 a．含氮杂环有机配体MOFs 常见的含氮杂环配体吡啶、2,2’- 联吡啶、4,4’-联吡啶、哌嗪等均为中性配体。b．含羧基有机配体MOFs 芳香羧酸作为有机配体的主要优点是形成的聚合物孔径大，热稳定性高和易形成SBU 结构，能够有效地防止网络的互相贯通 c．含氮杂环与羧酸混合配体MOFs 为了寻找更新颖的拓扑结构，很多混合配体的使用得到尝试，大多数为羧酸类与含氮杂环类化合物的混合使用。这样，骨架克服了单独使用中性的含氮杂环配体骨架不稳

金属有机化合物的合成与应用

金属有机化合物的合成与应用金属有机化合物（Organometallic compounds），是由金属原子与一个或多个有机配基共价键结合而成的化合物。它们具有独特的物理、化学性质，因此在许多领域中得到广泛的应用。一、金属有机化合物的合成方法 1. 金属直接与有机物反应：一些金属可以与有机物直接发生反应，比如溴化亚铜与溴代烷反应得到有机亚铜化合物。这种方法适用于具有较低还原性的金属。 2. 过渡金属催化反应：过渡金属如钯、铂等具有良好的催化性能，可以促进金属与有机物的反应。常见的过渡金属催化反应包括羰基化合物的还原、碳—碳键的形成等。 3. 金属还原法：利用金属的还原性，将金属盐与有机化合物反应，得到金属有机化合物。常用的还原剂有锂铝烷、金属钠等。 4. 氧化加成法：将有机化合物与氧化合物反应，生成金属有机化合物。通常使用的氧化剂有金属过氧化物、过渡金属催化剂等。二、金属有机化合物的应用领域 1. 有机合成：金属有机化合物在有机合成中扮演着重要角色。它们可以作为催化剂、试剂或中间体，促进各种有机反应的进行。例如，格氏试剂（Grignard reagent）可以与卤代烃反应生成醇、醛、酮等有机化合物。

2. 材料科学：金属有机化合物广泛应用于材料科学领域，可以用于制备金属有机框架（MOFs）、半导体材料、涂层等。近年来，金属有机框架由于其多孔结构、储存能力和催化性能等特点，成为研究热点。 3. 医药化学：金属有机化合物在药物研发和生物医学领域具有重要应用。例如，铂类抗肿瘤药物顺铂、邻二氨基螯合物是目前临床应用广泛的药物，能够抑制癌细胞的DNA复制，起到抗肿瘤作用。 4. 有机光电材料：金属有机化合物在有机光电材料领域有着广泛的应用。它们可以作为发光材料、荧光探针，用于有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池等器件的制备。 5. 有机金属催化：金属有机化合物是有机金属催化的重要组成部分。通过选择合适的金属催化剂和配体，可以实现高效、高选择性的有机反应。有机金属催化技术已经在制药、化学合成等工业领域得到广泛应用。结论金属有机化合物的合成方法多种多样，包括金属与有机物直接反应、过渡金属催化反应、金属还原法和氧化加成法等。金属有机化合物在有机合成、材料科学、医药化学、有机光电材料和有机金属催化等领域具有重要应用。随着对金属有机化合物的研究不断深入，相信其在更多新兴领域的应用将不断拓展。

金属有机化合物的合成方法及应用

金属有机化合物的合成方法及应用摘要:金属有机骨架(Metal-organic Frameworks，MOFs)材料是目前受到广泛关注的一种新功能材料，具有特殊的拓扑构造、内部排列的规那么性以及特定尺寸和形状的孔道，而且制备MOFs的金属离子和有机配体的选择范围非常大，经常具有不饱和配位的金属位和大的比外表积，这在化学工业中有着广阔的应用前景。本文介绍了金属有机骨架材料的构造、合成方法及应用。关键词：金属有机骨架；配位聚合物；合成方法；应用一、前言 1.金属有机的简介金属有机骨架(MOFs)材料是由含氧或氮的有机配体与过渡金属连接而形成的网状骨架构造。也可称为：金属—有机络合聚合、配位聚合、有机一无机杂化材料等。最近十多年，羧酸配体与金属配位形成的新颖构造大量出现，MOFs这一术语使用越来越多。越来越多。 MOFs主要是通过金属离子和有机配体自组装的方式，由金属或金属簇作为顶点，通过刚性的或半刚性的有机配体连接而成。由配位基团包裹金属离子而形成的小的构造单元称为次级构造单元。在MOFs合成中，利用羧酸与金属离子的键合，将金属离子包裹在M—O—C形成的SBU构造的中心，这样有利于骨架的延伸以及构造的稳定。 MOFs是一类具有广泛应用的新型多孔有机—无机杂化固体材料。和无机分子筛相似，MOFs具有特殊的拓扑构造、内部排列的规那么性以及特定尺寸和

形状的孔道。但在化学性质上，MOFs不同于无机分子筛，其孔道是由金属和有机组分共同构成的，对有机分子和有机反响具有更大的活性和选择性。而且，制备MOFs的金属离子和有机配体的选择范围非常大，可以根据所需材料的性能，如孔道的尺寸和形状等，选择适宜的金属离子以及具有特定官能团和形状的有机配体。另外，MOFs的制备简单，一般采用一步合成法，即金属离子和有机配体自组装而成，不用进展交换处理，故比沸石等材料的合成更容易一些。因此它作为一种新型的多孔材料已经成为材料化学领域中的一个研究热点[1]。 2MOFs的配体类型[1] 随着配位化学涵盖的范围和研究内容的不断扩大，MOFs的种类和数目在不断增长，构造新颖、性能特殊的配合物源源不断地涌现。通过修饰有机配体，可以对MOFs孔道的尺寸进展调控。下面按有机配体的类型不同对MOFs进展简单的介绍。 2．1 含氦杂环有机配体MOFs 常见的含氮杂环配体吡啶、2，2’一联吡啶、4，4’—联吡啶、哌嗪等，均为中性配体。例如，S．Noro等人采用4，4’—联吡啶，与Cu“以及AF6型阴离子(A=Si，Ge，P)的体系中合成了系列MOFs。沿c轴方向，这类多孔性配位聚合物的孔径尺寸大约8 X 8A；沿a，b轴方向的尺寸约为6×2A。但中性配体合成的骨架稳定性较差，在客体分子排空后，构造容易产生坍塌，从而失去原有的孔隙。2．2含羧基有机配体MOFs 芳香羧酸作为有机配体的主要优点是形成的聚合物孔径大，热稳定性高和易形成SBU构造，能够有效地防止网络的互相贯穿。最近几年，羧酸作配体的骨架得到大量合成。其中以对苯二甲酸(H2BDC)和均苯三甲酸(H2BTC)为配体的居

金属有机框架化合物

金属有机框架材料（MOFs）的合成及研究进展金属有机框架（MOFs）材料很容易用金属离子或金属簇（即：SBU,次级构筑单元）和有机配体通过金属-有机配体键连接在一起。材料的性质由其结构决定，MOFs的基本构造单元是中心金属离子和有机配体，因此开放框架配位聚合物的设计合成可以通过选择合适的金属离子和具有延伸作用的空间配体在分子水平上进行自组装，并通过适当手段对配合物的结构进行调控，来得到结构新颖、性能特殊的MOFs材料。由于MOFs材料高的孔隙率，好的化学稳定性，可再生性，合成过程和仪器简单以及其迷人的框架结构，潜在的实用价值，使其受到了化学工作者的广泛关注。在近十几年里已经成为化学学科中发展最快的领域之一，不过由于结构表征以及性能测试方面的限制，增加了MOFs研究的一些难度，但它仍然具有非常广阔的发展潜力[1-2]。 1. MOFs 的合成方法 M OFs 的合成过程类似于有机物的聚合, 以单一的步骤进行。其合成方法一般有扩散法和水热( 溶剂热) 法。近年来逐渐发展了离子液体热法、微波和超声波合成法等其他合成方法。[3] 1.1 扩散法在扩散法中, 将金属盐、有机配体和溶剂按一定的比例混合成溶液放入一个小玻璃瓶中, 将此小瓶置于一个加入去质子化溶剂的大瓶中, 封住大瓶的瓶口, 静置一段时间后即有晶体生成。这种方法的条件比较温和, 易获得高质量的单晶以用于结构分析。但该法比较耗时, 而且要求反应物在室温下能溶解。 1.2 水热( 溶剂热) 法水热反应原来是指在水存在下, 利用高温高压反应合成特殊物质以及培养高质量的晶体。常温常压下不溶或难溶的化合物, 在水热条件下溶解度会增大, 从而促进反应的进行和晶体的生长。现在, 人们开始将水热法应用到一般配合物的合成中, 使它的内涵和适用范围扩大。首先, 反应温度不再局限于高温, 高于水的沸点10℃即可。其次, 反应介质不再局限于水, 可以全部或部分使用有机溶剂, 称为溶剂热反应。因此, 水热反应和溶剂热反应的操作过程和反应原理实际上是一样的, 只是所用溶剂不同。反应器可以根据反应温度、压力和反应液的量来确定, 常用的有反应釜和玻璃管2 种。水热( 溶剂热) 法合成MOFs 就是有机配体与金属离子在溶剂中于适当的温度和自生压力下发生的配位反应。通常是将前躯体与有机胺、去离子水、乙醇和甲醇等溶剂混合后放入密封容器, 加热到一定的温度( 25℃~ 250℃) , 在自生压力( 可高达1*103kPa) 下反应。这种方法合成时间较短, 而且解决了前躯体不溶解的问题。合成中所用溶剂有不同的官能团、极性、介电常数、沸点和黏度等, 从而可以大大地增加合成路线和产物结构的多样性。该方法具有设备简单、晶体生长完美等优点, 是近年来研究的热点。其不足之处是通常只能看到结果, 难以了解反应过程, 尽管现在有人设计出特殊的反应器来观测反应过程、研究反应机理, 但是这方面的研究才刚刚开始, 还需要一定时间和经验积累, 尚有待于进一步突破。 1.3 其他合成方法除了传统的扩散法和水热( 溶剂热) 法外, 近年来又发展了离子液体热、微波和超声波等方法。离子液体是一类具有高极性的有机溶剂, 通常在室温或者接近室温时就能以液体形式存在, 而且仅含有离子。它们的溶解性强, 反应过程中蒸汽压低、热稳定性高, 在水热( 溶剂热) 适用的领域离子液体几乎都能适用。近年来, 人们逐渐开始关注离子液体在MOFs 合

新型金属有机框架材料的制备及应用研究

新型金属有机框架材料的制备及应用研究随着社会不断发展，新材料的研究和发展日益受到人们的关注。新型金属有机框架材料（MOFs）是一种最近兴起的材料，其具有结构可控、催化性能优异等优点，已经成为材料科学领域研究的热点。本文将介绍一些MOFs的制备及其在应用方面的研究进展。一、新型金属有机框架材料的制备新型金属有机框架材料的制备方法有很多种，其中常用的方法包括热法合成、溶剂热法合成、水热法合成等。其中，水热法合成是一种常用的方法，因为它能够在温和的条件下制备出高质量的MOFs。以ZIF-8为例，它是一种常见的MOFs，其制备方法如下：首先，将极微量的锟酸加入1,2-二甲基咪唑（DMIm）中，并加入少量乙二醇。将该混合物拌匀后置于高压锅内，在200°C的温度下反应12小时。反应结束后，使其自然冷却，即可得到高质量的ZIF-8。二、新型金属有机框架材料的应用 1. 气体吸附和分离 MOFs具有特殊的孔结构，能够 selectively 地吸附气体，因此广泛应用于气体吸附和分离领域。例如，以ZIF-8为代表的MOFs可以高效地将二氧化碳从天然气中分离出来，从而提高了石油开采的效率。 2. 催化 MOFs具有大的有效反应表面积、可控的母体结构、易于功能化等特点，因此被广泛应用于催化领域。例如，ZIF-8材料可以作为催化剂用于有机化学反应，如Suzuki偶联反应、C-H键活化等。

3. 荧光探针 MOFs还可以作为生物传感器、药物传递载体等方面的应用，在此中，MOFs 能够作为荧光探针来检测生物分子和有机物。例如，UiO-66和HKUST-1 MOFs可以被用于荧光传感器，这两种材料显示出对氨气体、乙酰胆碱和连氨酮等有机分子的高选择性和灵敏度。三、新型金属有机框架材料的挑战与发展尽管MOFs具有广泛的应用前景，但是随着研究的深入，它们的挑战也日益明显。其中，主要的挑战包括： 1. 母体稳定性问题：由于MOFs通常是由金属离子和有机配体构成的复杂结构，因此它们的母体稳定性的问题一直是研究者们较为关注的问题。 2. 制备方法的多样性：目前，MOFs的制备方法已经比较丰富，但在实际制备中，需要根据不同的应用领域，选择不同的合适制备方法，并进行进一步的改进和优化。 3. MOFs与现有材料的竞争：在有一部分应用领域中，MOFs与其他材料相比，其性能可能并不占据明显优势。因此，研究者们需要在MOFs的优点方面深入挖掘，并寻找未来全新的应用领域。总之，MOFs是一种极具潜力的新兴材料，其在各个领域的应用越来越多，在未来的发展中其前景十分广阔。

金属有机框架材料的合成与应用教程

金属有机框架材料的合成与应用教程随着科学技术的不断进步和材料科学的快速发展，金属有机框架材料（MOFs）作为一类新型晶态材料受到了广泛关注。MOFs由金属离子或金属簇与有机配体通过共价或配位键相连而形成。它们具有多孔性、高度可调性和光学等性质，在气体储存、催化、分离科学等领域具有广泛的应用前景。本文将从MOFs的合成和应用两个方面进行介绍。合成MOFs的方法有很多种，这里介绍一种常见的溶剂热法。首先，选取适当的金属离子和有机配体，它们的选择将直接影响MOFs的结构和性能。然后，将金属离子和有机配体按一定的比例溶解在有机溶剂中，并进行搅拌使其均匀混合。接下来，将溶液转移到一个密封的反应容器中，通常是一种高温高压的条件下进行反应。在此过程中，金属离子和有机配体通过配位键形成晶核，然后晶核之间通过配位键或氢键相互连接形成MOFs晶体。最后，用溶剂或其他方法对反应产物进行分离和洗涤，得到MOFs晶体。 MOFs的合成方法不仅限于溶剂热法，还包括溶剂挥发法、溶剂炽烧法等。每一种方法都有其特殊的优势和适用范围。因此，在合成MOFs时需要根据具体的需求选择合适的方法。接下来，我们来讨论一下MOFs的应用。由于MOFs具有多孔性，可以通过选择适当的金属离子和有机配体来调节孔径和孔隙结构。这使得MOFs在气体储存和分离科学中具有重要的应用。例如，MOFs可以作为合适的吸附材料用于存储和分离气体，如CO2的吸附和储存。此外，MOFs还可以作为催化剂在化学反应中发挥重要的作用。由于其高度可调性，可以通过选择合适的金属离子和有机配体来设计和合成具有特定催化活性和选择性的MOFs。此外，MOFs还可用于光催化、电化学储能等领域。然而，虽然MOFs在理论上具有广泛的应用前景，但其实际应用仍面临一些挑战。首先，MOFs的稳定性和耐久性需要进一步提高，以满足实际应用的要求。其

HKUST-1纳米结构的制备、表征和氢气吸附性能研究共3篇

HKUST-1纳米结构的制备、表征和氢气吸附性能研究共3篇 HKUST-1纳米结构的制备、表征和氢气吸附性能研究1 HKUST-1纳米结构的制备、表征和氢气吸附性能研究近年来，随着能源危机的日益严重，氢气作为一种绿色能源备受关注。氢气在能源领域的应用潜力巨大，但是其能否成为新能源的核心，关键要看其储存方式是否可行。因此，研究储氢材料的性能和制备工艺以及探究吸氢机制变得极为重要。在众多的储氢材料中，纳米孔材料因其优越的结构和理想的吸附性能备受关注，而近年来，一种名为HKUST-1的纳米孔材料因其良好的氢气存储性能而得到了广泛的关注。HKUST-1是一种金属有机骨架材料（MOF），是由铜离子和有机配体组成的三维孔材料。其具有高度可控的结构和形貌，展示出优异的氢气储存性能，因此被认为是一种极具潜力的氢气储存材料。在制备过程中，常采用水热法、溶剂热法等方法。其中水热法是常用的制备方法之一，其流程为：将铜盐和有机配体在一定的反应条件下混合静置，经过一段时间后形成晶体。制备得到的晶体需要经过干燥处理，制备成为粉末状材料。经过制备后，对于HKUST-1纳米结构的表征也是极为重要的。此时，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等设备可以获得样品的各项物理参数，如晶胞参数、晶体结构、

晶格常数等，并可以了解到其表面形貌和粒径尺寸等信息。而对于材料的吸附性能的研究，则可以利用为裂解谱（TGA）、吸附/脱附实验等不同手段进行。研究表明，与其它储氢材料相比，HKUST-1具有更好的吸附容量和吸附速率，其吸附量高达17.7wt%。另外，HKUST-1具有较好的稳定性和循环性能，可以多次循环反复进行吸附和脱附操作。同时，HKUST-1纳米结构也具有可调节的孔道大小，而孔道的大小直接影响着其储存能力，因此，利用其具备的可调节性，可以进一步实现其吸附性能的提升。总体而言，HKUST-1纳米结构作为一种储氢材料，具备出色的吸附性能，并且具有较好的稳定性和可调节的性质。这些优越的性能使其成为一种有可能应用于氢气储存的潜在储氢材料。但是在实际应用中，由于其成本和制备方法的限制，其大规模商业应用和推广还需要进一步探究和完善综上所述，HKUST-1纳米结构是一种具有良好储氢性能的潜在储氢材料。其具有出色的吸附容量和速率，较好的稳定性和可调节的孔道大小等优越性能。然而，其成本和制备方法的限制仍需进一步完善和探究，以实现其在氢气储存领域的大规模商业应用和推广 HKUST-1纳米结构的制备、表征和氢气吸附性能研究2 近年来，氢气储存技术不断被重视和研究，因为氢气作为一种高效、清洁、环保的燃料，有望成为未来的主要能源之一。然而，氢气储存涉及到储氢材料的研究，目前已有的储氢材料存在质量、可制备性和气体吸附容量等方面的问题。为了寻找一

金属有机化合物的合成与反应机理研究

金属有机化合物的合成与反应机理研究金属有机化合物是指含有金属与有机基团结合而形成的化合物。它们广泛应用于催化反应、分子识别、材料科学等领域，并展现出了独特的反应机制。本文将探讨金属有机化合物的合成方法以及它们的反应机理。一、金属有机化合物的合成方法要合成金属有机化合物，最常用的方法是金属插入法和配体交换法。 1. 金属插入法金属插入法是通过金属与有机卤化物反应得到金属有机化合物的方法。通常，有机卤化物与金属还原剂反应，金属基团与有机基团发生插入反应，生成金属有机化合物。例如，将有机卤化物和氯化亚铜在碳源的存在下反应，可以得到铜-碳键的金属有机化合物。 2. 配体交换法配体交换法是指通过将金属配合物中的配体替换成有机基团来合成金属有机化合物的方法。通常，金属配合物与有机配体反应，发生配体交换反应，生成金属有机化合物。例如，将氯化钯和有机配体底特律反应，可以得到底特律铂配合物。二、金属有机化合物的反应机理

金属有机化合物的反应机理主要包括配位键断裂、配体交换和氧化还原反应。 1. 配位键断裂配位键断裂是指金属与有机基团之间的键发生断裂的过程。这种过程通常涉及到配合物的受体基团与金属中心之间的相互作用。例如，当金属有机化合物中的配体受体基团与金属中心之间出现配位键断裂时，会导致有机基团的脱离，并产生新的反应物。 2. 配体交换配体交换是指金属有机化合物中的配体与其他配体发生置换的过程。这种过程通常涉及到有机基团与金属中心之间的配体交换反应。例如，当金属有机化合物中的配体被其他配体取代时，会形成新的金属有机化合物。 3. 氧化还原反应氧化还原反应是指金属有机化合物中金属离子的氧化还原过程。这种过程涉及到有机基团和金属离子之间的电子转移。例如，当金属有机化合物中的金属离子发生氧化还原反应时，有机基团和金属离子的氧化态和还原态发生变化，生成不同的反应产物。三、金属有机化合物的应用金属有机化合物在催化反应、分子识别和材料科学等领域具有广泛的应用。

金属有机框架物的合成方法

金属-有机框架化合物的合成方法金属—有机框架化合物(MOFs）的合成方法有很多种，常规的合成方法有扩散法(包括气相扩散、液相扩散和凝胶扩散）、挥发法以及水热/溶剂热等.随着配位化学和材料化学的发展，超声合成法，离子液法,固相反应法，升华法、微波合成法和双相合成法等新兴的方法也已经应用到MOFs材料的合成中。各种不同的合成方法都有其自身的优势和不足，例如：微波合成法使用微波作为合成手段，在十几分钟或者几十分钟内就可得到金属配合物，省时高效。但是由于反应时间较短，得到的晶体往往较差，不能通过X—射线单晶衍射测定其结构。应用不同的合成方法，可能会形成不同结构的配合物。因此，合成方法的选择对MOFs 的合成非常重要，甚至会影响其结构和性质。方法一:挥发法挥发法是合成金属配合物最传统、最简单的方法。即将有机配体和金属盐均溶解在良性溶液中,放置，通过溶剂挥发，析出晶体。方法二：扩散法（a) 界面扩散法：将有机配体和金属盐分别溶于两种密度相差较大的溶剂中,缓慢地将密度较小的溶液，铺在密度较大的溶液液面之上,密封。在界面附近，通过溶剂扩散,配合物晶体就可能在溶液界面附近生成. (b) 蒸汽扩散法：将有机配体和金属盐溶解在良性溶剂中,用易挥发性的不良溶剂，比如:乙醚、戊烷、己烷、丙酮等，扩散至良性溶液中，以降低配合物溶解度而生成配合物单晶. 方法三：水热/溶剂热合成法水热/溶剂热合成法是目前合成MOFs的最有效途径。水热/溶剂热合成法是指：将配体、金属盐以及反应溶剂等反应物一起放入反应容器中，在高温高压下（一般在3000C以下），各组分溶解度的差异被最小化，以及溶剂的粘度下降而导致扩散作用加强,使得配合物趋于结晶，析出。在常温常压下溶解度较小的大骨架有机配体，非常适合水热/溶剂热法。通常情况下，该方法合成的晶体与室温下的反应相比，更容易生成高维的框架结构.根据水热/溶剂热方法合成过程中

金属有机化合物的合成方法优化研究

金属有机化合物的合成方法优化研究金属有机化合物是一类重要的有机化学产物，常用于催化反应和材料科学领域。优化金属有机化合物的合成方法能够提高合成效率、降低合成成本，并且对于提高产物纯度和控制产物结构也具有重要意义。本文旨在探讨金属有机化合物的合成方法优化研究。一、反应条件优化在金属有机化合物的合成过程中，反应条件对于合成效率和选择性具有至关重要的影响。一方面，反应温度、反应时间、溶剂选择等因素都会对反应速率、产物选择性和产物纯度产生影响。因此，通过合理选择反应条件，控制反应速率和产物选择性，可以提高合成效率和产物质量。二、配体优化金属有机化合物中的配体选择对于合成过程和性能具有重要影响。一方面，通过优化配体结构和使用不同的配体可以调节金属有机化合物的反应活性和选择性。另一方面，配体的选择还可以影响金属有机化合物的热稳定性和溶解性等性质。因此，配体的设计和优化是合成金属有机化合物的重要一环。三、催化体系优化金属有机化合物常常作为催化剂在有机合成中应用。为了提高催化反应的效率和选择性，催化体系的优化非常重要。例如，添加辅助配

体可以增加催化反应中间体的稳定性，改善反应活性和选择性。此外，选择合适的溶剂和反应条件也能够促进催化剂的稳定性和催化活性。四、反应机理研究理解金属有机化合物的反应机理对于优化合成方法具有重要意义。通过研究反应机理，能够揭示反应发生的途径和限制步骤，为反应条件和配体设计提供指导。同时，还可以通过反应机理研究发展新的金属有机化合物合成方法，从而推动该领域的进一步发展。综上所述，金属有机化合物的合成方法优化研究是一个重要的课题。通过优化反应条件、配体选择、催化体系以及深入了解反应机理，能够为合成金属有机化合物提供更好的方法和理论基础。未来，随着化学合成方法的进一步发展，金属有机化合物的合成方法优化研究将不断深入，为催化和材料领域的发展做出更加重要的贡献。

金属有机框架物简介

金属-有机框架化合物简介金属-有机框架化合物(Metal-Organic Frameworks，MOFs)通常是指以有机配体为连接体(linkers)和以金属离子或簇为节点(nodes)，通过配位键组装形成的具有周期性结构的配位化合物。由于MOFs材料在荧光、催化、气体吸附与分离、质子导体、药物运输等方面具有潜在的应用价值，近十几年来，发展非常迅速，大量结构新颖的MOFs被不断的设计合成出来。随着现代配位化学和晶体工程的发展，MOFs之间的键合作用已经不再仅局限于配位键作用，还囊括了其他作用力，比如：氢键作用，范德华力，芳香环之间的π-π作用等。这些丰富的作用力使得MOFs结构和功能更加多元化、复杂化。近几年来，计算机技术和仿真技术被应用到MOFs的研究中，在它们的帮助下，越来越多的新型MOFs材料不断的被合成出来。与传统的多孔材料相比，MOFs材料的优势在于结构和功能的可设计性和调控性。在理想情况下，通过合理设计配体和选择金属离子构筑的次级构建单元(SBUs)，就可以合成目标结构和功能的MOFs。虽然，目前每年有很多结构新颖性能特别的MOFs被合成报道，然而，在很多情况下，看似合理的设计，却很难实现。这与MOFs的自主装过程有关。在MOFs的合成过程中，除了配体和金属离子的影响外，还有其他的影响因素，比如：反应温度、溶剂、pH值、压力、配体和金属盐的比例与浓度等，每一个反应条件的改变，都有可能影响MOFs 的自主装过程，从而影响MOFs的结构，进而可能影响MOFs的性能。总之，在通常情况下，根据金属离子构筑的SBUs和有机配体的几何构型可以预测MOFs最终的框架结构。例如：平面方格结构可以通过4-连接平面构型SBU和直线型2-连接配体形成，如：MOF-118；类金刚石结构则可以通过四面体构型的4-连接SBU和直线型2-连接配体形成；立方结构框架则可以通过6-连接的SBU和直线型2-连接配体形成，如：MOF-5；T d八面体结构可以通过3-连接配体和轮桨状的4-连接SBU构筑，如：HKUST-1 (Figure1.1)。

机械化学法合成金属有机骨架材料HKUST-1及其吸附苯性能

机械化学法合成金属有机骨架材料HKUST-1及其吸附苯性能李玉洁;苗晋朋;孙雪娇;肖静;夏启斌;奚红霞;李忠【摘要】金属有机骨架材料是一类新兴纳米多孔功能材料，研究出一种绿色环保的制备和活化金属有机骨架材料方法对于其工业应用具有重要的意义。应用机械化学法合成金属有机骨架材料（HKUST-1），并提出采用乙醇对所合成的材料进行活化和纯化，讨论不同溶剂（氯仿、乙醇）活化对合成的 HKUST-1的孔隙结构和吸附性能的影响。研究结果表明：相对于传统水热法合成时间（24 h），无溶剂机械化学法反应时间缩短为30 min；活化溶剂对HKUST-1的比表面积和孔结构有较大的影响，乙醇比氯仿更容易置换出HKUST-1孔道中残留的前驱物，增大材料的比表面积，乙醇活化得到的HKUST-1比表面积高达1442.7 m2·g−1。在298 K、8 kPa条件下，乙醇活化得到的HKUST-1对苯的吸附容量高达6.90 mmol·g−1，比氯仿活化和水热法合成的HKUST-1对苯的吸附量高约25%，而且高于同等温度压力条件下活性炭、碳分子筛、沸石等常规吸附剂对苯的平衡吸附量。%Metal-organic frameworks (MOFs) are a new class of nanoporous materials. An efficient and environmentally friendly method for the synthesis of MOFs is needed for efficient industrial applications. In this work, a porous metal-organic framework HKUST-1 was prepared by the mechano-chemical method. The effects of different activation solvents (chloroform and ethanol) on the surface area, pore structure and benzene adsorption of HKUST-1 were investigated. The mechano-chemical synthesis time of HKUST-1 could be reduced from 24 h to 30 min compared with the hydrothermal method. The surface area and pore

羧酸改性HKUST-1提高甲烷吸附容量

羧酸改性HKUST-1提高甲烷吸附容量韩强;杨璐彬;程振飞;刘纪昌;汪成;欧苏慧;汪瑜懿;简雨培;杨小娟;王紫竹【摘要】为提高吸附材料对甲烷的吸附容量,采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料HKUST-1,并进行了改性研究.HKUST-1的优化合成工艺条件为:原料摩尔比 n(Cu(NO3)2·3H2O):n(H3BTC):n(DMF):n(C2H5OH):n(H2O)=1.7:1:46:60:100,晶化温度为80℃,晶化时间24 h.合成HKUST-1在25℃、3.5 MPa下的甲烷吸附容量为11.9 mmol/g.乙酸改性HKUST-1可以提高甲烷吸附容量,当反应母液中VHAc/Vsolvent=5.8％时,合成HAc-HK-1(5.8％)的甲烷吸附容量达到12.6 mmol/g.分子模拟结果表明,加入乙酸可以调控HKUST-1晶体孔道结构,增大比表面积和孔容,提高甲烷吸附容量. 【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2018(069)011 【总页数】8页(P4902-4909) 【关键词】HKUST-1;金属有机骨架材料;甲烷;天然气吸附储存【作者】韩强;杨璐彬;程振飞;刘纪昌;汪成;欧苏慧;汪瑜懿;简雨培;杨小娟;王紫竹【作者单位】化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海 200237;化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海 200237;化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海 200237;化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海200237;化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海 200237;化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海 200237;化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海 200237;化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海 200237;化

室温快速合成HKUST-1应用于醇选择性催化氧化

室温快速合成HKUST-1应用于醇选择性催化氧化庄金亮;张宇;程琥;刘湘粤;毛会玲;王晨;杜嬛【摘要】利用溶剂诱导成核法,将HKUST-1前驱液滴加入甲醇溶液,在室温条件下即可快速合成HKUST-1晶体.X-射线衍射结果表明所合成的HKUST-1具有很高的结晶度;扫描电子显微镜显示该HKUST-1具有规则的八面体形貌,尺寸为2～ 3μm;N2吸附实验表明HKUST-1的BET比表面积高达1100 m2/g.利用HKUST-1含有大量的未饱和Cu2+,以HKUST-1和2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)组成的催化体系,研究了HKUST-1/TEMPO对苯甲醇选择性氧化成苯甲醛的反应.催化结果表明,HKUST-1/TEMPO体系在无外加碱添加剂时,在三氟甲苯溶剂中,可将苯甲醇高效、高选择性氧化成苯甲醛.HKUST-1和TEMPO均是催化苯甲醇转化成苯甲醛的催化剂,两者缺一不可.HKUST-1催化前后结构未发生明显变化,催化剂循环利用4次后,对苯甲醇的转化率仍保持在80％以上,是优异的异相催化剂.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)007 【总页数】5页(P1543-1547) 【关键词】多孔材料;金属-有机骨架化合物;HKUST-1;醇氧化;TEMPO自由基【作者】庄金亮;张宇;程琥;刘湘粤;毛会玲;王晨;杜嬛【作者单位】贵州师范大学化学与材料科学学院贵州省功能材料化学重点实验室,贵州贵阳 550001;贵州师范大学化学与材料科学学院贵州省功能材料化学重点实验室,贵州贵阳 550001;贵州师范大学化学与材料科学学院贵州省功能材料化学重点实验室,贵州贵阳 550001;贵州师范大学化学与材料科学学院贵州省功能材

微波辅助法合成金属有机骨架

微波辅助法合成金属有机骨架微波加热在有机化学中，使用了几十年，直到最近才应用于制备多维的配位聚合物，通常称为金属–有机框架（MOF）。微波加热使反应所需时间短，快速的结晶成核力学和生长，和高产量的理想产品，产品能够很容易地被分离出来，且而几乎没有副产物。这些具有较好性质的材料从过去经济可行时期被系统研究出来的角度来看，金属有机骨架的研究是极为重要的。强调的是纳米晶体可以直接应用功能化设备上。 1 引言超级分子化学的分支被称作“晶体工程”，它主要研究的是大分子网状物的构成，它的可预测的拓扑学和性质是有其独特的祖坟的化学性质控制的。Desiraju 和Etter的关于通过氢键有机晶体组装的研究认为是晶体工程的开端。Hoskins 和Tobson描述了基于共价键的金刚石型骨架的设计，拓展了配位键的概念，现在是人们所熟知的金属有机骨架、配位聚合物或者配位骨架。共价键影响产物的性质，尤其是高度孔状结构的设计，这个孔状结构要求达到主体的交换和气体储存的要求，并且拥有催化性质、电学性质、磁性以及荧光性质。有机配体和金属离子作为“主要的结构单元”，和作为“第二结构单元”的多齿配体，形成聚合物。这两个术语都引自沸石化学。遗憾的是，和沸石不同的是，金属阳离子和有机配体可能的结合方式是无穷大的，因此，我们仍然不能预测任何特殊的结构形成何种结构。金属有机骨架的合成方法的发展分为三个阶段。第一阶段，在过去的几个世纪，人们用蒸发溶剂的方法在非常小的容器里制备较大单晶，制备时间从几周到几个月不等。第二阶段，借鉴传统的沸石合成方法——溶剂热法开始被应用，实验所需时间缩短到几天。虽然微晶通常能够在这些条件下得到，但是这个方法被改进后可以获得单晶。目前面临的工作是进一步缩短反应时间，大大增加产率和功能化材料。目前研究的主要目的是，能够形成产业化。微波法将很快取代传统的溶剂热合成法，溶剂热合成法利用的是传统加热方法，而且已经有关于微波法制备金属有机骨架的文章发表。这篇文章简要地阐述了微波加热的研究，阐述了它的优点及局限。 2 背景 2.1 传统的溶剂热合成法金属有机骨架的合成是主要结构单元通过自我识别的自组装过程。大量的结构已经用溶剂热合成法合成制得，但是所需反应时间长（几天到几周），所需设备庞大，能量消耗高。为了克服这些困难，新的方法形成了，比如说电化学方法、溶剂热合成法，甚至更多的有前景的方法，包括微波辅助合成法。 2.2 微波辅助合成法微波加热是P. L. Spencer于1946年在Raytheon Corporation偶然发现的。当他正在进行关于雷达微波的应用时，电磁波在1m到1mm之间（300Hz~300GHz），他口袋里的巧克力棒融化了。频繁使用的家用的微波放射是2.45GHz(12.24cm)，最大瓦数是800W。微波是通过磁电管形成的，磁电管包含振荡器，振荡器是用来将高电压的直流电转换为高频率的放射。用一个典型的实验设备中，波导将磁电管形成的能量转换到进样池（图1-顶部）。许多分子，最显著的是水，其具有绝缘性，使它们循环并和微波的交流电连接在一起。当分子之间相互碰撞的时候，分子运动形成的高温就被分散了。样品池是一个法拉第笼子，它能够阻止微波进入环境中。微波加热主要的优点是他的能量效率，因为能量只在反应

微流控制备金属共价有机框架功能材料研究进展

微流控制备金属/共价有机框架功能材料研究进展摘要：近年来，金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）等多孔材料因其结构单元的多样性和可设计性，不仅可以构筑具有多样化拓扑类型和化学物理性质的骨架结构，还可以精准调节结构中孔道的形状、大小和孔径分布，在气体吸附与分离、催化和化学传感等方面展现出广泛的应用价值。然而传统间歇式合成方法中相际间缓慢的微观传递过程，不利于材料的连续均一制备。近年来，微流控技术连续操作、精准可控、传递效率高和高度可重复性等特点在纳米材料制备领域体现了独有的优势。本文综述了近年来利用微流控技术制备MOF和COF材料的研究成果，重点介绍微流控强化合成过程，实现快速制备MOF和COF功能材料，以及通过微流体精准调控多孔材料微结构的研究工作。关键词：微流体学；纳微材料；显微结构；多孔材料；过程强化引言近年来，金属有机框架材料(metal-organic frameworks，MOFs)和共价有机框架材料(covalentorganic polymers，COFs)因为其结构单元具有多样性、可裁剪性，不仅可以构筑多样化拓扑类型和化学物理性质的骨架结构，还可以实现结构中孔道形状、大小和孔径分布的精准设计，在光学、气体吸附与分离、催化和化学传感等领域得到了广泛应用[1-14]。 MOFs 和COFs 的传统制备方法主要是利用反应釜、热回流等间歇式反应器，通过搅拌、超声和微波等方式，强化反应混合和热传递过程，实现材料的快速制备；以及通过自组装、模板剂等方法，调控多孔材料微观构型，制备具有多样微结构的功能材料[10-12,15-21]。但是，传统制备方法中相际间微观传递效率低，容