按照国际纯粹和应用化学协会(IUPAC)的定义,多孔材料可以根据它们孔直径的大小分为三类:孔径小于2 nm的材料为微孔材料(microporous materials);孔径在2~50 nm的材料为介孔材料(mesoporous materials);孔径大于50 nm的材料为大孔材料(macroporous materials)。关于无机有机杂化材料的合成研究多集中在以下五个体系:(1) 沸石;(2) 以有机胺为模板的微孔化合物;(3) 以MCM-41为代表的介孔分子筛;(4) 含有机组分金属氧簇化合物;(5) 配位聚合物。

1。1  金属有机膦酸配位聚合物的发展和研究现状

金属有机膦酸化学是无机-有机杂化材料的一个重要分支,是近年来的研究热点之一。金属膦酸盐的研究始于20世纪70年代中期。由于在膦酸中P−C键的化学和热力学的稳定性相当高,而且反应在较低温度进行,有机分子的化学键并没有被破坏,因此金属膦酸盐可以在无机骨架不变的情况下对有机部分进行各种官能团修饰,同时还可以对金属膦酸盐进行超分子组装。在90年代中期之前使用的有机膦酸比较简单(R = 烷基、芳基),再加上膦酸盐在水中及在各种有机溶剂中溶解度较小而导致其结晶性差的原因,所以很难获得适于单晶结构分析的单晶。因此,为了提高金属膦酸盐的溶解度和改善其结晶性,人们开始尝试在简单有机膦酸上引入其它类型官能团,如羧基,羟基,胺基,氨基酸及含氮冠醚等。

以有机胺为模板的微孔化合物主要包括含有机胺的磷酸盐。Wilson和Flanigen等合成了磷酸铝系列分子筛(包括AlPO-n,SAPO-n,MeAPO-n和MeAPSO-n)。磷酸铝分子筛的骨架是由AlO4四面体和PO4四面体连接而成。从概念上讲,中性的磷酸铝骨架可以被认为是作为中性的纯硅分子筛中两个Si被一个Al和一个P所取代。骨架Al或P能被其它元素取代,生成MeAPO-n或SAPO-n分子筛。因为磷酸铝骨架可塑性很大,引入各种元素进入磷酸铝结构并不太困难。不同的金属引入骨架将改变磷酸铝的酸性和催化性质。两个或多金属同时引入进入骨架也是可能的,如磷酸稼、磷酸铟、磷酸铁、磷酸钴、磷酸锌、磷酸锰、磷酸钛、磷酸锌钴、磷酸钒等。与传统沸石合成的较强碱性条件不同,这些材料是在酸性或接近中性的条件下合成的。它们可以作为吸附剂和催化剂。在磷酸盐分子筛发现之后,其它酸盐沸石类结构也陆续被发现。无机微孔晶体受模板剂和其它合成条件影响所导致的结构多样性,使得这些化合物的合成在结晶学和生物矿化研究等方面具有更广泛的意义。论文网

 Figure 1-1 Microporous zincophosphate with 24-membered ring (a) ND-1 and (b) Zn3(O3PCH2COO)2(O3PCH2COOH)(NH3CH2CH2NH3)-(BTC)。

1999年,杨国昱,S。 C。 Sevov 以1,2-环己二胺为模板剂合成了具有二十四员环孔道的磷酸锌ND-1 (图1-1a) [1]。ND-1骨架是由ZnO4和PO4四面体通过共用氧顶点构成,结构中存在三桥氧原子,而二十四员环孔道以蜂窝状六方密堆积形式排列,(PO3OH)2-的端基OH基团指向孔道。2000年,Jin Zhu 利用1,3,5-间苯三甲酸和乙二胺作为模板剂合成了另一个具有二十四员环孔道的微孔磷酸锌 (图1-1b) [2]。

基于锰优良的磁学性质和良好骨架结构特点,人们对微孔磷酸锰化合物的合成进行了不懈地探索,然而遗憾的是具有开放骨架结构的磷酸锰合成报道非常少,在磷酸锰化合物中Mn多为+2价,以MnO6八面体、MnO5三角双锥和MnO4四面体形式存在。2000年,T。 Rojo 等首次以乙二胺为模板剂合成了二维层状磷酸锰(C2-H10N2)[Mn2(HPO4)3(H2O)][3]。2001年,K。 O。 Kongshaug 等以哌嗪为模板剂合成了另一二维层状磷酸锰UiO-23[4];同年,A。 M。 Chippindale 等报道了与(C2H10-N2)[Mn2(HPO4)3(H2O)]具有相似骨架结构的[Mn2(HPO4)3]·[NH3(CH2)2NH3]3/2·H2PO4[5]的合成与结构。

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