金属有机骨架表面性质与其荧光生物传感性能研究文献综述

 2022-12-06 04:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

一、金属有机骨架材料简介

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs),也被称之为多孔配位聚合物(Porous Coordination Polymers, PCPs)是一种新的晶体材料,类似于多孔沸石类材料。这种材料由有机配体与金属离子或金属簇通过强配位作用桥连起来,具有一维、二维和三维的网络拓扑结构。由于这种材料是由配体与金属结合起来的,所以也是配位聚合物的一种。由于灵活性很大的金属中心和配体,使得这种材料可以自由的调控几何构型和结构尺寸。在过去的十几年里,陆续有20000多种不同的MOFs被研制和报道出来,这使得MOFs成为在许多不同研究领域中热门的一种多功能新型材料。

1、金属高分子骨架材料的特性

(1)孔径可调并具有大的比表面积

这类材料是由过度金属离子与含有O或N元素的配体连接而成,具有各维周期性的网格状骨架。他们主要通过配位键和氢键(HB)、配位键(CB)以及配位键和其他相互作用,还有配位键与之混合的相互作用而形成的网络状骨架结构。通过各种作用力的结合,金属离子与基友配体形成多种拓扑结构。此类材料有着极其大的比表面积,特别规整和的发达的孔结构,是目前有报道的晶体一切晶体材料中密度最低的,在吸附方面有着非常大的优势。

(2)骨架结构具有多样性

这类材料的孔道是由有机组分和金属离子组成,所以有机分子和反应有更大的选择性和活性。由于金属离子和酸的静电效应,配体中配体性能可以改变,官能团也可随之变化;有机配体同样可以千变万化,存在着复杂的配位方式。通过金属离子的作用,骨架可以得到延伸,形成多维结构,早就了它结构的多样性。而且,通过不同的合成条件,可以得到不同结构的骨架,有金刚石形、石英形、格子形等。

(3)具有不饱和的金属配位键

MOFs的过程中,由于空间位阻等情况,金属离子大多数与有机配位作用外为了其配位数的要求,还会结合小的分子,如乙醇、甲醇、水、DMF等。小分子有时还以氢键的形式与有机配体结合。对于配体结构进行选择、修饰可得有催化性的孔环境。

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