图1。4 MOF-5的结构示意图 图1。5(a) MOF-177(Zn4O(BTB)2)的结构示意图
(b) MOF-177有机配体的结构式
图1。3 一系列ZIF材料的结构示意图
在金属有机骨架这一领域,法国Ferey小组、东京Fujita小组[19]以及北京大学高松教授团队都取得了显著的研究结果。本课题选用ZIF-8金属有机骨架作为研究材料。
1。3。2 ZIF-8材料的特点
沸石咪唑骨架(ZIFs)是一类拥有广泛应用前景的微孔金属有机骨架。ZIF-8具备MOFs的众多良好的性能,即较高的孔隙率和比表面积、可控的官能团和结构,而且具有高稳定性和多样性结构等独有的特点。通过化学改性的方法,ZIF-8的吸附性能可以应用在气体储存领域。[20]由于ZIF-8的区别于其它金属有机骨架的孔道,具有较高的化学稳定性,可以催化反应的进行,而自身不参与反应,因此ZIF-8在催化载体领域具有很好的应用前景。[21]文献综述
1。3。3 金属有机骨架的合成方法
制备具有特定构型的MOFs比较困难,造成这种现象的原因主要是在客体分子移走之后,合成的骨架容易塌陷,两个相同的结构网络的连结阻碍了多孔结构材料的合成。[22]MOFs的合成一般有不良溶剂法、水热法、溶剂蒸发法、溶剂热合成方法等[23]。溶剂热合成方法合成的晶体成形良好,而且这种方法节约能量、操作简便,是研究人员合成MOFs的一种主要方法。
1。3。4 金属有机骨架材料的应用领域
目前,金属有机骨架材料发挥着重要作用,在储氢领域、反应催化、药物载
体和光、电、磁等方面获得相当广泛的运用。2003年,Yaghi等人[24]第一次发现MOFs材料有良好的吸附气体的能力,从而促进了MOFs材料的储氢应用。金属有机骨架材料可有效吸附有害气体,有助于改善环境,满足人们绿色节能的需求。1994年,Fujiita等人[25]首次将MOF作为催化剂作用在化学反应中,并证实了MOFs材料具有催化作用。2006年,法国Ferey研究小组[26]第一次使用MIL-100和MIL-101作为载体应用在药物布洛芬上。
1。4 金属有机骨架聚乳酸复合材料的简介
由于聚乳酸存在脆性高,以及亲水性较差等缺陷,限制了聚乳酸在工程材料领域中的进一步使用,可以尝试在聚乳酸中加入添加剂,制备复合材料,可以大大改进聚乳酸材料的不足之处。金属有机骨架具有较高的比表面积,丰富的拓扑构造,较高的孔隙率以及较好的热稳定性和化学稳定性等性能,将合适的金属有机骨架添加到聚乳酸中,可以很好地加强聚乳酸材料的韧性、亲水性等性能。
高分子量的聚乳酸具有较高的机械性能和物理性能,以及良好的热稳定性和化学稳定性,非常适合用作复合材料的基体材料。与常见的一些生物可降解复合材料相比,金属有机骨架聚乳酸复合材料更具备一定的优势。金属有机骨架聚乳酸复合材料能更好的吸收NO、CO2和其他一些有毒有害气体,在一定条件下还能对外界的温度、酸碱度、亮度作出响应,具有良好的热学、光学、传感等物理性能,具有很很好的应用前景,在储氢领域、药物载体、催化反应等方面具有广泛的使用价值。[27]