金属-有机框架的催化应用

金属-有机框架的催化应用

欧阳绮红

（韩山师范学院）

摘要：金属有机框架化合物作是一种新型的催化材料，因其具有多孔性、较大的比表面积和功能可控制性受到了广泛的关注，在催化、分离、气体载体和储存上有着潜在的发展前景。本文主要叙述该材料的制备工艺及在催化方面的应用。

关键词：金属有机框架多孔材料催化制备

1金属有机框架材料的结构特点

金属有机框架材料（metal-organicframeworks,MOFs）是经金属离子与有机体相互配位结合形成的具有周期性规整排列的多维无限框架结构多孔晶体材料。其孔洞结构与沸石、活性炭等传统多孔材料相比，不止孔隙率高，比表面积大，金属有机框架材料能定向调节其孔洞结构及对晶体进行剪裁，其灵活性与多样性是传统多孔材料不能相比的。

金属有机框架材料在金属离子选择上常见报道的多是以过渡金属离子（如Zn2+、CU2+等）与镧系金属离子作为中心原子，有机配位体则多是多齿类有机物（如羧酸类有机物）。金属有机框架晶体材料的孔洞直径基本在0.38-2.88nm之间，部分直径达3.0nm；比表面积基本大于1000m2/g，部分比表面积达到4000-5000m2/g；框架中的金属离子与有机物的配位多种多样，能通过调节合成环境得到多样化孔径的晶体材料；而其中的金属离子在真空加热除去反应中配位的客体分子后得到的不饱和配位使其结合其他分子的能力有所提高；在通过选择含有特定官能团的有机配体,从而得到具有该特定官能团的晶体材料，使其在催化反应中具有选择性，影响催化反应的产率。

2金属有机框架材料的合成

金属有机框架材料的合成多用的是水热及溶剂热法：将金属盐、有机物配体和有机溶剂混合放于密闭容器中保温（一般在100-200。C，）一段时间让其进行反应结晶，该方法优点在于操作简单、排除反应物室温不溶解的问题，能得到质量较好的晶体。此外还可运用在室温下就可以进行反应的扩散法晶体合成；对于不使用容易进行晶体合成则可采取机械研磨的方法进行操作。MOFs材料在合成中环境条件的改变会使得它的框架结构也随之改变。MOFs材料作为一种新型材料，学者们为其建立了一个完善的晶体数据库记录收集晶体的合成与结构数据。

3催化性

金属有机框架中心离子及有机配位体均能与特定的物质进行结合提高催化效率。如以糠醛和甲基酮为原料进行羟醛缩合反应生成α,β-不饱和酮若以Kikhtyanin课题组以H2BDC和硝酸铁制备的Fe-MOF作为催化剂进行反应，得到的产率可达95%，与以往缩合反应相比条件更为温和不需加入碱性试剂就能发生反应；Phan课题组制备的Zn-MOF复合物用作Lewis酸催化剂催化傅克烷基化反应得到的甲苯对位取代的烷基化产物达97%的产率而邻位烷基化产物却只占到1%，同样使用MOFs材料进行催化使得反应时间缩短、提高效率并且具有良好的选择性。

参考文献

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作者简介：欧阳绮红（1994年12月—），女，本科学历，广东佛山人，韩山师范学院学生。