文 献 综 述

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是近些年出现的一类新型多孔性材料。早在上世纪九十年代中期，部分MOFs就已经被合成出来^[1]，但其较低的化学稳定性和孔隙率使得应用受到一定的限制。因此，科学家们经过进一步研究制备了一系列具有新颖结构和独特性能的新型MOFs^[2-6]。MOFs又被称为杂合化合物或配位聚合物，是由过渡金属离子与含氮或含氧的有机配体通过氢键、配位键或其他分子间弱作用力连接而成的网状立体骨架材料^[7-11]。从结构上看，MOFs具有很多新颖的拓扑结构和配位模式，其内部一维、二维或三维骨架结构独立成网，但在较多的配位聚合物晶体中，这些互相独立的网又彼此交错穿插。对MOFs的研究可以大大丰富结构化学和配位化学的内容，具有重要的理论研究价值和潜在应用价值。

设计与合成具有特殊结构和高比表面积的物质一直是多孔材料领域的重要课题． 金属有机骨架^［12］是由含氮、氧等的多齿有机配体与过渡金属离子自组装而形成的新型类沸石多孔材料． 与传统的硅铝分子筛相比，金属有机骨架材料具有孔隙率和比表面积高、微孔尺寸和结构可调以及结构和功能多样性等特点^［13,14］，在气体储存、分离以及工业催化方面具有良好的应用前景． 自MOFs 材料被研究以来，许多不同种类的MOFs 材料相继出现，但由于大多数MOFs 材料的水热稳定性不好，限制了其在催化和吸附方面的应用^［15］． 金属有机骨架Material Institut Lavoisier-101^［16］( MIL-101) 的出现在一定程度上改善了这种状况． 该材料具有极大的比表面积( SLangmuir: 4500 ～ 5500 m² /g) 和晶胞体积( 702 nm³ ) ，并能在空气中稳定存在数月; 其骨架结构中具有不饱和金属位，并且其骨架结构在高温( 300 ℃) 下不发生改变，因此有望广泛应用于气体吸附及催化等领域^{［17 ～ 19］}．

金属有机骨架材料是通过改变不同尺寸大小的有机配体和不同配位数的金属中心的方式来达到调节孔道结构的目的，解决了传统分子筛不可调节的孔道尺寸问题。同时，MOFs还具有较大比表面积，高孔隙率，结构多样化等优点^[20]，使其在气体吸附^[21-24]、存储、分离、光学材料^[25-26]、磁性材料^[27-28]和工业催化等方面具有较大的应用价值。

铬的对苯二甲酸盐MIL-101是新型MOFs材料的一种。它是由铬的三聚体与配体对苯二甲酸配位形成次级结构超四面体，并由超四面体构成的立体孔道结构。MIL-101有着较大的比表面积及孔隙率，理论的比表面积SBET=4100#177;300 m²/g，有着铬的活性位，热稳定性好，在储能，分离以及催化方面都有着广泛的应用前景。

金属有机骨架Material Institut Lavoisier-101( MIL-101)是通过金属离子与多官能团有机配体配位而形成的晶体材料。MIL-101是一种具有较大的比表面积和孔隙率、热稳定性好、结构组成具有多样性的新型纳米多孔材料，在储能、分离以及催化等领域有着广阔的应用前景。通过选择特定几何构型的中心金属离子和特殊的有机配体，可以在一定程度上实现新型功能材料的定向设计和合成。同时，还可以通过选择功能性的中心金属离子和具有功能官能团的有机配体赋予目标化合物以多功能的性质。因此此类材料的合成及性质研究成为目前最有吸引力的课题之一。金属有机骨架Material Institut Lavoisier-101( MIL-101) 化合物^[29]是由含氮、氧等的多齿有机配体与过渡金属离子自组装而形成的一类新型类沸石多孔材料。金属有机骨架化合物之所以能够引起人们广泛的关注，一方面是由于其与传统分子筛相比有许多独特的优点^[30]，如与众不同的孔道形状、合成条件更加的温和，合成方法更加简单以及孔道的大小及尺寸具有可调控性等特点；另一方面是由于其具有性质独特、结构功能多样化、含有大量的重金属离子、不寻常的光效应、可供选择的过渡金属离子以及多齿有机配体众多等特点。因此，金属-有机骨架化合物在气体吸附^[31-34]、工业催化、电磁学^[35,36]、以及光学^[37-39]等多个方面拥有巨大的应用潜力。总之，作为新型的功能性材料，金属有机骨架化合物的设计与合成，结构及其性能的研究越来越受到各个领域研究者的重视。

金属有机骨架材料MIL-101主要是含有氮、氧的芳香酸或碱的有机配体，通过配位键与金属离子或者金属氧簇形成的次级结构单元自组装相连接形成的立体网状结构，又被叫做多孔配位聚合物（porous coordination polymer，PCP）。这类聚合物属于多孔材料但又不同于无机多孔骨架材料沸石分子筛，也不同于一般的有机多孔骨架材料有机聚合物。

现在的MIL-101仍面临着不少挑战，距离工业应用还有一定的距离；且目前的探索主要借助实验手段，在理论计算方面的研究尚有待于突破，以至于探索工作具有一定的盲目性，但是MIL-101突出的优点以及它所带来的金属有机框架材料的概念上的革新，使得通过分子设计和晶体结构控制以合成出具有更好性能的MIL-101材料成为可能。

参考文献

[1] Rowsell J L, Yaghi O M. Metal-organic Frameworks: a New Class of Porous Materials [J]. Micropor Mesopor Mater, 2004, 73(1): 3-14.