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金属有机框架(MOF)简介.docx
资料介绍
金属有机框架(MOF)简介
基本定义与结构特点
金属有机框架(Metal-Organic Framework,简称MOF),也被称为多孔配位聚合物,是一类由金属离子/金属簇节点与有机配体桥联自组装形成的结晶态多孔材料。这种材料兼具无机金属单元的刚性与有机配体的可修饰性,通过配位键形成具有周期性网络结构的晶态多孔材料,具备极高的比表面积与可设计调控的孔道结构。
MOF最核心的结构特点在于其可裁剪性:研究人员可以通过改变金属中心种类、调整有机配体长度与官能团,精准控制孔道尺寸、形状与表面化学性质,这一特性是传统多孔材料如活性炭、分子筛难以实现的。
发展历程
MOF的发展大致可以分为三个阶段:
1. 萌芽阶段(1990年代之前):研究者已经发现金属与有机配体可以形成配位聚合物,但尚未意识到多孔结构的应用价值,多数工作停留在结构表征层面。
2. 快速发展阶段(1990-2010年):1999年Yaghi课题组报道了经典的MOF-5材料,首次明确提出MOF的概念,并证明这类材料可以拥有永久孔隙度与极高的比表面积,此后大量新型MOF结构被合成出来,领域进入爆发式增长。
3. 应用拓展与产业化探索阶段(2010年至今):随着合成方法成熟,研究重心从结构合成转向功能应用开发,气体分离、储能、催化、生物医学等方向的研究成果大量涌现,部分MOF材料已经进入工业化示范与应用阶段。
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