類鈣鈦礦型金屬有機框架材料的制備與結(jié)構(gòu)研究【文獻綜述】

1、文獻綜述文獻綜述應用化學應用化學類鈣鈦礦型金屬有機框架材料的制備與結(jié)構(gòu)研究1.金屬有機框架（MOFs）的概述金屬有機框架材料是一類由金屬離子與含氧、氮等的多齒有機配體(大多數(shù)是芳香多酸)自組裝形成的微孔網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的配位聚合物。按配體的不同可分為羧酸類配合物、含氮雜環(huán)類配體聚合物、混合配體類配合物、有機膦配體構(gòu)筑的配位聚合物等[12]。MOFs材料的結(jié)構(gòu)特點主要有:①多孔性與孔形狀的多樣性。②比表面積大。③結(jié)構(gòu)的多樣性。④金屬配位的不飽和性

2、。有機和無機化合物相結(jié)合而形成的金屬有機框架在構(gòu)筑模式上不同于傳統(tǒng)的多孔材料(如沸石和活炭)，它通過配體的幾何構(gòu)型控制網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)，利用有機橋聯(lián)單元與金屬離子組裝得到可預測幾何結(jié)構(gòu)的固體，而這些固體又可體現(xiàn)出預想的功能[3]。與傳統(tǒng)的分子篩磷酸鋁體系相比，MOFs具有產(chǎn)率較高、微孔尺寸和形狀可調(diào)、結(jié)構(gòu)和功能變化多樣的特點，另外，與碳納米結(jié)構(gòu)和其它無序的多孔材料相比，MOFs具有高度有序的結(jié)晶態(tài)，可以為實驗和理論計算研究提供簡單的模型，從而

3、有助于提高對于氣體吸附作用的理解。2.金屬有機框架（MOFs）的合成目前人們設計與組裝手性多孔金屬有機材料主要有以下一些方法:(1)利用配體的不對稱性同金屬離子組裝獲得手性的多孔金屬有機框架材料但該化合物在宏觀上沒有光學活性(單個的晶體除外)；(2)以消旋的手性配體為構(gòu)筑塊在同金屬離子自組裝過程中通過發(fā)生自我拆分來獲得手性的多孔金屬有機框架材料；(3)以光學活性的配體為構(gòu)筑塊同金屬離子組裝獲得單一手性金屬有機多孔材料[4]。具體的實驗方

4、法有水熱，溶劑熱和溶劑擴散法等。擴散方法條件比較溫和易獲得高質(zhì)量的單晶用于結(jié)構(gòu)分析但是比較耗時而且要求反應物的溶解性要比較好室溫下能溶解。溶劑熱生長技術具有晶體生長完美、設備簡單、節(jié)省能量等優(yōu)點從而成為近年來使用的熱點。有研究表明合成的方法不同得到的MOFs的性能有可能不一樣。J.Perles等用溶劑熱法合成Sc(BDC)3時用有機酸及其鈉鹽的混合液為有機配體并加入OPhen(鄰菲羅啉)來調(diào)整溶液的pH值最后得到了單一相的產(chǎn)物這可以用來

5、指導我們合成高純度的MOFs。3金屬有機框架（MOFs）的結(jié)構(gòu)和性能MOFs主要是通過金屬離子和有機配體自組裝的方式，由金屬或金屬簇作為頂點，通[(CH3)2NH2]Zn(HCOO)3，1，是由氯化鋅和水在二甲基二酰胺（DMF）中反應而成的。典型合成法：將5mlDMF，0.5ml水及1mmol氯化鋅混合置于一個聚四氟乙烯內(nèi)襯反應釜中，溫度調(diào)至125℃，加熱一整晚。DMF原位水解得到蟻酸、二甲基銨陽離子，它們均為1的重要組成部分。整夜合成

6、后，冷卻（34h）至室溫，得到包含針狀晶體的樹枝狀結(jié)構(gòu)。再歷經(jīng)幾個月的室溫下結(jié)晶化，便形成完美的立方形透明晶體。合成條件已經(jīng)最優(yōu)化，作為一種純單相化合物，1的合成是可重復的。早在1973年，1的類似物已經(jīng)被合成出來，但它和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的關系直到2005年才被發(fā)現(xiàn)[13]。金屬有機框架材料是一種新型多孔結(jié)晶材料具有高孔性、比表面積大、合成方便、骨架大小可調(diào)、純度高及結(jié)晶性好等優(yōu)點。本文主要介紹MOFs材料的結(jié)構(gòu)特點、合成方法進一步對MOFs

7、材料的發(fā)展進行展望。本課題探索構(gòu)筑類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的新型多孔金屬有機框架材料的合成方法，研究反應物比例、反應溫度、溶劑、pH值、反應時間等因素對產(chǎn)物的影響，揭示類鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)特征，培養(yǎng)化合物單晶，用于X射線衍射結(jié)構(gòu)分析，并進行光譜表征和熱穩(wěn)定性測試，對其譜圖數(shù)據(jù)有著準確的分析說明。對本課題來說需要解決的關鍵技術和難點是反應物比例的控制，這是本論文的關鍵部分。因此通過多次實驗從而得到最佳的反應物比例，最后得到所需要的類鈣鈦礦金屬有機框架材料是

8、我所要解決的主要問題。通過選擇合適的有機橋聯(lián)配體，與金屬離子組裝得到具有類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的新型金屬有機框架材料，研究材料的結(jié)構(gòu)、光譜和熱穩(wěn)定性。6鈣鈦礦的性質(zhì)及合成方法ABO3鈣欽礦復合氧化物具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)和較好的熱穩(wěn)定性幾乎覆蓋整個電氣性能范圍鐵電體、反鐵電體、絕緣體、半導體、金屬導體和超導體除此之外還具有良好的催化、氣敏、光學等特性是當前極具發(fā)展前景的新型功能材料之一[12]。ABO3鈣鈦礦粉末的制備方法有化學成沉淀法，溶膠凝膠法，