沸石咪唑酯骨架材料合成及应用研究进展

王 鹏 张 哲 陈文清

(四川大学建筑与环境学院，四川成都，610065)

随着材料科学的发展，涌现出许多新兴材料，极大推进了人类社会的进步。有些材料则由于性能和结构单一，难以在实际应用中推广。金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks，MOFs)作为一种新型的多孔材料，具有比表面积大、孔径可调、可功能化等优点，在气体存储、生物医学、传感、光学、吸附等领域应用广泛。MOFs由两大部分组成：中心金属离子和有机配体，有机配体通常为二、三、四齿配体，是一种配位多孔聚合物[1]。沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic imidazolate frameworks，ZIFs )是目前发展前景较好的一种MOFs，不仅有金属有机骨架的作用，还具有“分子筛” 的功能。由于其特有的结构，使得 ZIFs具有良好的热稳定性和化学稳定性，从而广泛用于气体吸附/分离、催化等方面。目前，此类材料的研究已从新颖性结构的设计方面逐渐转变为揭示结构和功能的关系，高效低成本合成和商业化应用开发还在探索中。

1 沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)结构及其特点

大多数MOFs的有机配体以O原子为给电子基，如今有越来越多的报道关于以N为有机配体的给电子基(如咪唑类配体)制备MOFs，如ZIFs。ZIFs是低密度多孔MOFs的一个重要类别，是由二价过渡态金属离子与咪唑类配体或吡啶类配体的衍生物(IM)通过M-IM-M相连(如图1，M代表金属离子)，形成的空间网状结构与沸石相似的拓扑结构。ZIFs材料中的金属离子与配体之间的的键角同传统的沸石分子筛中的键角十分相似，使其具有丰富的化学性质和结构多样性。……