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金属有机框架(MOF)

1995
  • Omar M. Yaghi
  • Gérard Férey
  • Susumu Kitagawa
在实验室分析晶体金属有机框架的研究人员。.

(图片仅供参考)

金属有机框架(MOFs)是由含金属的节点(二级结构单元,SBUs)和有机配体(称为连接体)构成的结晶多孔材料。这些成分可自组装成扩展的一维、二维或三维配位聚合物。金属和连接体的选择决定了由此产生的框架的拓扑结构、孔隙大小和化学功能,从而实现了特定应用的高度可调性。.

金属有机框架(MOFs)的基本概念围绕配位化学和晶体工程的原理展开。金属节点(通常是金属离子或簇,例如桨轮状双核单元或标志性的Zn4O(CO2)6簇)作为连接点,定义了网络的顶点。有机连接体(通常是多齿配体,例如羧酸盐、咪唑盐或吡啶(例如对苯二甲酸))连接这些节点,形成框架的边缘。这种模块化的“构筑单元”方法,被称为网状化学,使得人们能够合理设计具有预定结构和性质的材料。

自组装过程通常由热力学控制驱动,通常在溶剂热条件下进行,从而形成高度有序的晶体材料。所得结构具有永久孔隙度,内部存在空隙和通道,在去除合成过程中使用的溶剂分子后,客体分子可以进入这些空隙和通道。金属-配体配位键的性质至关重要;它必须足够强以形成稳定的骨架,但通常又具有足够的可逆性,以允许缺陷修复和结晶。这种单晶材料中有机和无机成分的独特组合使MOF有别于沸石(纯无机)或活性炭(无定形碳)等传统多孔材料,从而提供了无与伦比的化学和结构多样性。

UNESCO Nomenclature: 2203
- 无机化学

类型

抽象系统

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 阿尔弗雷德·沃纳建立的配位化学原理
  • 沸石和多孔材料科学
  • Gerhard Schmidt 开发的晶体工程概念
  • 超分子化学原理
  • 普鲁士蓝和霍夫曼包合物作为早期配位聚合物

应用程序

  • 气体储存(氢气、甲烷)
  • 碳捕获
  • 多相催化
  • 化学分离与纯化
  • 药物输送系统
  • 化学传感

专利:

NA

潜在创新理念

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Related to: metal-organic framework, MOF, coordination polymer, secondary building unit, SBU, organic linker, porous material, self-assembly, reticular chemistry, crystal engineering.

历史背景

金属有机框架(MOF)

1986
1986
1991
1995
2000
2004
1985
1986
1990
1994
1997
2002
2015-09-14

(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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