有机金属框架材料MOFs与其发展历程中的经典之作

2004和2005年，法国凡尔赛大学 Gerard Ferey研究团队在《Angewandte Chemie International Edition》和《Science》上先后报道了两个具有超大孔特征的类分子筛型MOF，MIL-100[2]和MIL-101[3]。这两种MOF分别以常规的有机配体1,3,5-三羧酸苯（BTC）和对苯二甲酸（BDC）与Cr3+构筑了具有超大笼MTN型分子筛拓扑结构的MOF，它们都具有两种介孔笼，尺寸分别为25Å、29Å和29Å、34Å，相应比表面积高达3100 m2/g和5900 m2/g，孔体积分别为1.16 cm3/g和2.0 cm3/g。事实上，该团队的这一贡献不仅提出利用计算机模拟辅助设计合成目标，更是解决了单晶X射线衍射手段在解析庞大单胞体积晶体结构的困难，可以说为MOF材料的发展翻开了崭新的一页。

图3：7种典型结构的ZIF材料

还有一类里程碑式的MOFs当属ZIF系列，这也是由Yaghi团队首次开发出来，于2006年发表在PNAS上[4]。ZIF即沸石咪唑酯骨架结构材料，也是多孔晶体材料。在其中，有机咪唑酯交联连接到过渡金属上，形成一种四面体框架。在这项工作中，研究人员合成了12种具有7种典型分子筛拓扑结构，ZIF-1到ZIF-12。ZIF作为一种新型的多孔材料，结合了无机沸石中的高稳定性，和MOFs 的高孔隙率和有机功能，这些特点都可以应用到高效催化和分离过程中，因此受到了研究人员的广泛青睐。随后，2007至2008年，该团队又陆续在《Nature》、《Science》等杂志上报道了ZIF-20到ZIF-23、ZIF-68、ZIF-69、ZIF-95和ZIF-100等结构，很大程度壮大了ZIF家族。

事实上，新型MOFs材料一直层出不穷，关于这些材料的研究不仅在于其迷人的拓扑框架, 更在于它具有可改进性和多样性的结构，在各种各样的组装和调控下均显示了多样的性能和应用。这些多孔纳米材料的多方面优点与应用在各种领域已经显示出强大应用潜力，科研工作者也在不断向前探索新的发现。

参考文献：

[1] Nature. 1999, 402, 276-279.

[2] Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6296-6201.

[3] Science. 2005, 309, 2040-2042.

[4] PNAS. 2006, 103, 10186-10191.

文献地址：

[1] https://www.nature.com/articles/46248

[2] https://doi.org/10.1002/anie.200460592

[3] https://science.sciencemag.org/content/309/5743/2040

[4] https://doi.org/10.1073/pnas.0602439103返回搜狐，查看更多