最近的一篇论文发表在杂志上小的结构综述了合成多孔金属有机框架的分层次的策略和应用(HP-MOFs)。
研究:多孔金属有机框架的分层次:合成策略和应用程序。图片来源:桑佳亚viraj bandara / Shutterstock.com
背景
财政部主要组件组成的有机配体和无机节点,如金属集群或离子,从科学界引起了相当大的关注由于其特殊的形态特征。
财政部是不同与传统多孔材料相比,活性炭等多孔二氧化硅,沸石,具有可调孔环境,有序晶体结构,大的表面积亚博网站下载,允许灵活的发展面临设计自定义MOF的结构方法。
专门设计的财政部拥有定制的孔隙大小和形状,化学亲和力,拓扑结构为特定任务。然而,财政部狭窄的孔隙大小限制了他们的使用在几个应用程序,特别是那些涉及大分子。
HP-MOFs结合大量微孔材料表面宏观/间隙孔空间允许的地区由大分子扩散率和可访问性。HP-MOFs拥有几个孔隙度范围形成分层系统连通孔隙和为特定的应用程序所需的属性。
在本文中,作者回顾了HP-MOFs包含毛孔的合成方法基于粒子间的积累,有缺陷的毛孔和内在的毛孔和他们的应用程序。
HP-MOF合成策略
HP-MOFs基于内在的毛孔
拓扑设计方法、半金属扩张和配体的扩展主要合成策略被用来设计HP-MOFs基于内在的毛孔。在配体扩展策略中,内在的有机桥接配体长度延长mof创建中孔。介孔财政部也准备成功地通过扩大mof的金属节点的大小。
尽管这些方法广泛用于创建与内在HP-MOFs毛孔,他们需要大量人力和大量的物质资源。此外,这些分离和合成过程在本质上是很复杂的。拓扑设计方法代表了一种廉价和简单的策略产生HP-MOF结构与内在的毛孔。
例如,zirconium-based (Zr) -MOFs与内在的层次结构,其中包括ν- 1000年财政部- 545和多孔协调网络(PCN) -222、csq拓扑的特性。同样,材料研究所的拉瓦亚博网站下载锡(MIL) -100一个mtn拓扑HP-MOFs特性,而财政部- 818一个spn拓扑特性。
HP-MOFs基于有缺陷的毛孔
HP-MOFs与有缺陷的毛孔是由合并有序微孔缺陷MOF骨架,同时保留原财政部单晶性质。故意缺陷HP-MOFs和固有缺陷的主要类型是HP-MOFs HP-MOFs与有缺陷的毛孔。
固有的分层孔隙缺陷HP-MOFs形成是由于不完整的金属节点协调。合成策略,用于创建固有缺陷HP-MOFs包括metal-ligand-fragment co-assembly功能化战略和modulator-induced解决问题的策略。
故意缺陷HP-MOFs准备通过引入缺陷毛孔在微孔mof post-synthesis修改或合成过程。Post-synthetic修改和模板方法通常用于介绍HP-MOFs中有缺陷的毛孔。
post-synthetic修改包括逐步配体交换策略,蚀刻策略,封装和后处理策略,和链接器不稳定策略,而模板方法包括合作template-directed大会,self-template战略软模板,和硬模板法。
基于颗粒间的聚集分层毛孔
HP-MOFs与秩序井然的颗粒间的间隙孔和intraparticle作用可以通过减少创建MOF颗粒大小在一定程度上。Nucleation-competition策略,perturbation-assisted nanofusion合成、二氧化碳(有限公司2)指导装配策略,溶剂腐蚀方法,和财政部纳米凝胶使用最广泛生产HP-MOFs颗粒间的积累。
应用HP-MOFs
中央/大孔隙和微孔隙HP-MOFs可以促进大分子加载,减少质量传递障碍,提供积极的网站。此外,生成新的活性位点在缺陷的形成,与纳米粒子掺杂,和官能团的结合可以使这些框架适用于多个应用程序,包括多相催化、传感、能量存储、生物技术、气体分离和储存,和水补救。yabo214
(Co)钴(II)ν- 1000钼(Mo) (VI)ν- 1000和Mo - nu - 1200 HP-MOFs 2.5 3海里,3.1 nm,和2.2纳米孔隙大小准备使用拓扑设计方法是有效地用于氧化脱氢作用,环己烯环氧化作用,分别和酒精氧化。
mil - 125钛(Ti)财政部10 ~ 30纳米孔隙大小使用chelating-free合成,vapor-assisted芳香硫化合物氧化结晶方法。选择性蚀刻过程和蚀刻策略被用来准备空心介孔(HM) mil - 101为3.8纳米孔隙大小和mil - 101年财政部对苯甲醇氧化苯乙烯氧化,分别。
硬模板法和封装和蚀刻过程利用面向创建高度有序和大孔隙内微孔沸石的imidazolate framework-8 (SOM-ZIF-8) 190 - 470纳米孔隙大小和黄金(Au)与160纳米孔隙大小@ZIF-8苯甲醛转化率和有氧氧化醇类,分别。
有限公司-财政部- 74与100纳米孔隙大小、镍(镍)财政部- 74与120 - 140纳米孔隙大小,和空心镍(HNi)财政部- 74 5日至18日期间召开使用自我牺牲模板法合成了纳米孔隙大小的策略,段腐蚀过程,perturbation-assisted nanofusion有限公司合成2分离、有限公司2吸附和维生素B12(VB12)分别封装。
zif - 67和2.3纳米孔隙大小和磷钨酸(PTA) @HP-Universitetet我奥斯陆(UiO) -66 (HPU3)(电子邮件保护)12.9纳米孔隙大小是准备使用极富战略和nucleation-competition战略oxidation-Knoevenagel凝结和苯乙烯氧化。
modulator-induced战略是利用创建uio - 66 (Zr) fa MOF 1.5 - 2纳米孔隙大小和惠普- pcn - 224铁(Fe)财政部2-35纳米孔隙大小与甲基异丁基酮醇醛缩合反应和感知,分别。pcn - 222 (Fe)财政部三纳米孔隙大小使用拓扑设计方法用于合成阴离子和阳离子染料的吸附去除。
solvothermal-induced策略是用来创建Ni-benzene-1, 3, 5-tricarboxylate (BTC)财政部与3.02和3.98纳米孔隙大小对能源存储。财政部nanoparticle-based有机气凝胶(恐鸟)与9.3 - -12.9纳米孔隙大小使用MOF合成纳米颗粒对染料吸附凝胶。
结论
总而言之,已取得显著进展向新的HP-MOF合成策略的发展和功能的扩展应用程序的框架。然而,还需要更多的研究来开发可伸缩HP-MOF制造商业应用的策略。具体来说,现有的挑战,如容易聚集的金属催化网站和困难在调整HP-MOF孔隙大小根据需求,必须解决在不久的将来。
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源
陈,B。常,G。,姚明,Y。等。多孔金属有机框架的分层次:合成策略和应用程序。小的结构2022年。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sstr.202200187
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