金属有机骨架材料(MOFs)优化方法综述

李天佑

(长沙市长沙县生态环境监测站，湖南 长沙 410100)

金属有机骨架材料(MOFs)，是指金属离子(簇)和有机配体通过配位反应生成的一类有机-无机杂化多孔晶体材料[1-3]。常见的金属离子有Cu2+、Zn2+、Fe3+、Al3+、Cr3+和Zr4+等，金属离子簇可以选择双核金属簇M2(COO)4、三核Cr3O(H2O)3(COO)6、四核Zn4O(COO)6等，有机配体主要是含O羧酸盐、含N的唑类及其衍生物。为了保证金属有机骨架材料的稳定性，我们应按照软硬酸碱理论去进行金属离子与有机配体的组合，软硬酸碱理论就是软酸与软碱或者硬酸与硬碱的结合作用比较强，形成的材料稳定性高[4-5]。金属有机骨架材料发展到现在经历了三种变化，刚开始合成的金属有机骨架材料需要客体溶剂分子的支撑，当客体分子通过加热等方法移除后，骨架崩塌。接着合成的材料骨架比较稳定，客体分子移除后骨架不发生坍塌。目前合成的金属有机骨架材料结构可调，可随着外界条件改变。金属有机骨架材料具有很多优良的性能，比如比表面积大、密度低、多孔性、可调结构[6-7]等，因此在吸附、储存、催化[8-9]等方面应用广泛。为了改善其性能，可以从三个方面入手，分别是金属离子、有机配体、孔道结构。

1 金属离子

作为金属有机骨架材料(MOFs)的核心部分，金属离子的选择影响着材料的结构性能，金属部分的处理影响着材料的性能。常见的金属离子有Cu2+、Zn2+、Fe3+、Al3+、Cr3+和Zr4+等，通常我们选择一种金属离子与有机配体反应，比如合成MIL-53，可以取用六水三氯化铁，氯化铝或三氯化铬与对苯二甲酸分别合成MIL-53(Fe)，MIL-53(Al)和MIL-53(Cr)。……