1。2 MOFs 材料概述

1995年，Yaghi等在 Nature上发表了使用过渡金属与均苯三甲酸制备成二维 平面结构的材料，并第一次提出了金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）这一概念[5]。这是一种有机-无机杂化材料，其结构内至 少含有一个金属-碳（σ或π）化学键，其有机配体与金属离子自由组装，相互链 接而形成的网状骨架结构。自组装指的是有机配体与金属离子等基本结构单元 自行结合成有序结构的一种技术。自组装的过程中，在基于非共价键的相互作 用下基本组成单元自发的组织聚集在一起成为一个具有一定规则及外观且稳定 的结构。不过这个自组装过程并不是大量粒子间的弱作用力的简单叠加，而是若干之间同时自发的发生关联并集合在一起形成一个紧密而有序的整体，是一 种体系内复杂的协同作用[6]。MOFs可以按照人们自己的意愿选择有机配体与金 属离子，这一点与纳米材料合成的指导思想是一致的。并且由于金属元素和有 机配体的种类繁多及其配位方式的多样性决定了 MOFs无论是从种类上还是功 能上的多样性。并且通过对已合成的 MOFs材料进行修饰，便可获得更多种类 与结构的 MOFs材料，使其在合成众多领域中都提供了不可估量的可能性。因 其分子结构成网络状的特点，可作为新型多孔材料使用。与传统的多孔材料相 比，MOFs具有更多的有机-无机选择性与反应灵活性、比表面积更大、孔洞尺 寸可调节、网络结构可修饰或替换。由于其具有很多方面的优势，很快 MOFs 材料作为新型复合材料作为配位化学的一个重要方向得到了应有的重视，并促 进了其迅速的发展。2009年，Kitagawa等首次合成了具有10-2 s/cm质子电导率的 MOFs材料[7]，虽该材料传导电子的数量并不高，不过 MOFs材料作为多孔储存 材料第一次用于电化学领域。Kitagawa等人的研究成果为 MOFs材料进军电化 学领域打开了大门，让人们发现了这类物质的新的研发应用方向。

通常情况下，金属有机框架材料的高度多孔结构允许客体分子扩散到孔洞 结构中，MOFs材料的可储存客体粒子特性是其非常重要的性质，最密切相关的 便是 MOFs材料在储氢研究方向的应用[8]。美国密歇根大学 Yaghi教授课题组 在2003年首次报道了MOF-5材料在不同条件下吸收氢气的研究[9]随后，北京大 学的李星国等又报道他们制备的 MMOFs材料详细探究了不同条件下 MOFs材 料对于气体储存情况的影响[10]。这些都是基于 MOFs具有高度多孔结构性质的 研究；也有研究指出在课题分子进入 MOFs材料的孔洞结构中时，孔的形状和 大小会具有选择性。基于材料的孔洞大小可调节，并且具有特定的选择性这一 特点，我们可以使其应用于电化学领域的储锂性能的研究上。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

我们可以按照自己的意愿选择构筑单元来自行组装 MOFs材料的各个组 分，因此我们可以通过引入有机配体的性质，将不同的金属离子组合进一个 MOFs结构，制得复合金属有机框架材料。根据 MOFs材料在煅烧后也会保留 原有的尺寸、形貌及结构状态这一特性, 对复合 MOFs材料进行煅烧，通过控 制煅烧温度来控制 MOFs结构中有机配体的保留程度来控制材料的孔洞大小， 最终制得孔洞尺寸可调控的复合纳米金属氧化物用做锂离子二次电池的负极材