基于吡咯并[3,2-b]吡咯的MOF材料的合成及性质研究文献综述

 2021-11-05 07:11

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1.1课题背景和研究的意义金属-有机骨架材料(简称MOFs),也称为多孔配位聚合物、软沸石,近十年来发展迅速,是由金属离子与含氮、氧的有机配体通过配位键自组装形成的立体网络结构晶体[1-2]。

这类材料与无机多孔材料相比,比表面积和孔隙率普遍较高,既具有定型孔道,又具有灵活可调的有机配体,使其结构可调,应用领域增多,在储氢、CO2吸附、有毒化合物吸附、催化、荧光等方面有广阔的研究和应用前景,故受到许多研究者的关注,成为新材料领域研究的热点和前沿[3]。

早在1706年,普鲁士蓝就发现了三维网状结构的化合物,但直到1971年,Lude 等才发现可将晶体工程学运用到金属-有机骨架化合物的合成中[4-6]。

之后,在新材料领域,掀起了对金属-有机骨架材料的研究热潮,总结其发展历程,大致可分为3代[7]。

1) 第1代MOFs材料是在20世纪90年代由日本的Kitagawa 课题组[8]合成的,其骨架结构是通过客体分子支撑形成的,若将客体分子移除,骨架就会坍塌,晶体结构就会被破坏,即此类材料在合成过程中并没有形成稳定的孔道结构,且化学稳定性、热稳定性均较差,代表产物为MOF-4。

2) 第2代MOFs材料弥补了第1 代材料的不足,即骨架结构能否完整与客体分子的存在与否没有关系,此类材料的代表产物为MOF-5[6],它是Yaghi 课题组[9]于1999 年以羧酸类有机物为有机配体,与金属离子合成的以MOF-5 为代表的MOFs材料。

由于第2 代MOFs 材料稳定性好、孔隙率高,使其得到了广泛应用。

3) 第3代MOFs材料具有骨架结构可调控的特点,也就是说,当此类材料受到外界刺激( 如压力、温度等) 时,可以相应地作出反应,可逆地改变骨架中的孔道结构。

因此,该类材料在相关领域( 如气体分离、传感器等) 具有广阔的应用前景,代表产物为4,4-联吡啶等含氮配体与金属离子桥接组成的金属-有机骨架材料[10]。

近些年来,MOFs材料越来越受到人们的重视,其研究进展也相当惊人,合成方法和应用领域也逐渐被人们熟识,潜力不断被挖掘。

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