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2006年，Yaghi研究小组利用咪唑类配位聚合物的M–IM–M角度与 分子筛材料中Si–O–Si键角相似(145度左右)，并以过渡金属Zn或Co取代 硅铝分子筛中四面体的Si或Al，合成出了十二种Байду номын сангаас分子筛咪唑骨架 (ZeoliticImidazolateFrameworks，ZIFs)材料。 2010年，又在Science杂志上提出了一个新的概念——多变功能化金属 有机骨架(MVT-MOFs)材料，即在同一个晶体结构的孔道表面同时修饰上不 同种类功能团的MOFs材料，并报道了十八种MVT-MOF-5材料。
1995年，第一个被命名为金属有机骨架(Metal–Organic Frameworks， MOFs)的材料由Yaghi OM研发出来的，具有二维结构的配位化合物，由刚性的 有机配体均苯三甲酸与过渡金属Co合成。 1999年，Yaghi OM在原有的基础上进行改进，以刚性有机配体对苯二甲酸 和过渡金属Zn合成的具有简单立方结构的三维MOF材料——MOF-5。 2002年，Yaghi又以MOF-5为原型，改变MOF-5的有机联结体得到一系列具有 与MOF-5类似结构的微孔金属有机配合物IRMOF材料，如：IRMOF-8、IRMOF-11 和IRMOF-18，实现了从晶态微孔材料到晶体介孔材料的跨越。 2004年，Yaghi研究小组又选择了均苯三甲酸进行拓展，以4,4',4'-均苯 三苯甲酸和过渡金属Zn成功地构筑了具有三维网络结构的MOF材料——MOF-117。 2004年和2005年，法国Férey研究小组在《德国应用化学》和Science杂志 上相继报道了两个具有超大孔特征的类分子筛型MOFs材料——MIL-100和MIL101。
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应用
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多孔材料的 传统应用领域
分子分离
催化
气体吸附
在石油化工、精细化工、日用化工等 领域发挥着极其重要的作用
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能源领域面临的问题
• 石油价格的上升以及化石能源的几近枯竭； • CO2排放的增加导致全球气候剧烈变化。
US Primary Energy Consumption by Source, 2008
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现代工业中常见的无机多空材 料：多空泡沫（泡沫镍，泡沫 铝等）、多空玻璃、泡沫陶瓷 等。
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无机孔材料
MFI、FAU、LTA、AFI 全硅、硅铝、类分子筛
有机孔材料
COFs, PIPs, PAFs…
无机有机杂化材料
金属有机骨架化合物（MOFs） ZIFs， MILs， JUCs…
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严谨 严格 求实 求是
功能金属有机骨架材料
2016/5/31
目录
概述 改性研究 展望
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概述
无机孔材料
MFI、FAU、LTA、AFI 全硅、硅铝、类分子筛
有机孔材料
COFs, PIPs, PAFs…
无机有机杂化材料
金属有机骨架化合物（MOFs） ZIFs， MILs， JUCs…
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在20世纪末之前，多孔材料一般分为两种类型：无机材 料和碳质材料，无机材料中以沸石分子筛为代表，全球经济 很大程度上依赖于该材料在诸多工业生产过程中的应用，而 活性炭作为碳质人造材料，是在1900年和1901年后才发现的， 因其优良的吸附除臭功能使得在20世纪的后半叶，环保产业 成为活性炭应用的大户。
Energy Information Administration, Annual Energy Review, 2008
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低能耗分离： 气体， 有机小分子等
储能： 氢气，天然气， 二氧化碳等
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分离
气体分离现实： 大型设备：耗能 空分， 氢气提纯
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展望
MOFs材料发展了20余年，从无到有，已经在能源气体的分离、纯 化、捕集、贮存，选择性催化，药物输送，光电磁材料以及主–客体化 学等领域上崭露头角，但是毕竟发展的时间过短，相对于传统的多孔材 料的工业应用还差得远，许多问题亟需解决，如：如何根据需要定向设 计合成功能性MOFs材料，如何合成稳定的金属有机骨架材料，如何产生 更多具有实际应用价值的功能材料，且至今仍没有一种MOF材料能完全满 足工业生产应用的要求，不是因为缺乏水热稳定性、化学稳定性，就是 因为在实际应用环境中的性能不够完美。因此在工业应用中的性能及其 发展的工业合成方法的研究，将为科学家的另一个挑战。 任何一个新兴的材料在发展过程中都会遇到阻力，而突破一个又一 个的难点、解决一个又一个的问题才是其发展的不竭动力。随着越来越 多具有优越性能的MOFs材料被设计和开发出来，我们完全有理由可以展 望MOFs材料真正实现工业化应用的大好前景。