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网状化学和等网状扩展

2002
  • Omar M. Yaghi
  • Michael O’Keeffe
在现代实验室环境中合成金属有机框架,重点是网状化学。.

(图片仅供参考)

网状化学是MOF的设计原理,涉及将预定的分子结构单元(金属节点和有机连接体)组装成具有可预测拓扑结构的有序扩展结构。该原理的一个关键示例是等网状MOF的合成,其中底层网络拓扑结构得以保持,同时通过使用逐渐加长的有机连接体系统地扩展孔径。

网状化学将材料合成从反复试验的过程提升为一门更具确定性的、基于设计的科学。它将金属簇(二级结构单元,SBU)和有机连接基团视为预定义的几何形状(例如,八面体SBU和线性连接基团)。通过了解金属的配位偏好和连接基团的几何形状,化学家可以在合成之前预测最终的网络拓扑结构。最著名的例子是等网状MOF(IRMOF)系列,它基于典型的MOF-5结构。MOF-5具有由Zn4O八面体SBU和线性1,4-苯二甲酸(BDC)连接基团形成的原始立方(pcu)拓扑结构。

用较长但几何形状相似的二羧酸盐连接体(如 2,6-萘二甲酸盐 (NDC) 或 4,4′-联苯二甲酸盐 (BPDC))取代 BDC 连接体,证明了等径扩展的概念。所得材料 IRMOF-8 和 IRMOF-10 分别保留了与 MOF-5 相同的 pcu 网络拓扑结构,但孔隙明显更大。这种系统性的变化使得连接体长度、孔隙大小和气体吸收能力等特性之间存在直接关联,从而证明 MOF 的特性可以通过高度可控的方式进行微调。这一原理已被推广到许多其他网络拓扑结构和构件组合中,使 MOFs 成为分子水平上可编程物质的最佳范例。.

UNESCO Nomenclature: 2203
- 无机化学

类型

设计原则

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 超分子化学概念,作者:jean-marie lehn
  • 格哈德·施密特 (Gerhard Schmidt) 提出的晶体工程原理
  • 单晶X射线衍射在结构测定中的应用进展
  • 早期配位聚合物的合成
  • 晶体结构拓扑分析

应用程序

  • 选择性分子筛孔径的系统调节
  • 合理设计具有控制活性位点间距的催化剂
  • 密闭空间内气体吸附的基础研究
  • 创建分层多孔结构
  • 用于封装蛋白质等大分子的框架设计

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容: 网状化学、等理论、MOF、irMOF、晶体工程、拓扑结构、二级构造单元、SBU、合理设计、孔径调节。.

历史背景

1990
1994
1997
2002
2015-09-14
1986
1991
1995
2000
2004

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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