金属-有机框架材料

第1章金属-有机框架材料的设计与合成001

陈小明，张杰鹏，林锐标（中山大学化学学院）

1.1 引言 002

1.2 金属-有机框架的结构设计 004

1.2.1 金属离子和有机配体的特性 004

1.2.2 拓扑与几何设计 006

1.2.3 单金属离子节点的网络 007

1.2.4 基于金属簇节点的网络 009

1.3 金属-有机框架的合成方法 015

1.3.1 常规合成方法 016

1.3.2 合成后修饰 020

1.4 总结与展望 024

参考文献 025

第2章金属-有机框架材料的吸附与分离029

李建荣，谢林华（北京工业大学环境与能源工程学院）

2.1 引言 030

2.2 气相吸附与分离 030

2.2.1 储氢 031

2.2.2 甲烷储存 034

2.2.3 二氧化碳捕获 036

2.2.4 有毒有害气体捕获与富集 040

2.2.5 低分子量烃类吸附与分离 043

2.2.6 挥发性有机蒸气（VOC）吸附与分离 047

2.2.7 水蒸气吸附及MOF水稳定性 049

2.2.8 其他气体选择性吸附与分离 052

2.3 液相吸附与分离 055

2.3.1 燃料脱硫脱氮 055

2.3.2 药物控释 059

2.3.3 离子交换与分离 062

2.3.4 溶剂及有机大分子选择性吸附与分离 064

2.3.5 分子异构体选择性吸附与分离 066

2.3.6 其他分子吸附与富集 068

2.4 吸附基功能设计与过程实施 071

2.4.1 吸附功能导向MOF分子设计 071

2.4.2 色谱柱与色谱分离 077

2.4.3 其他成型与器件 079

2.5 总结与展望 080

参考文献 081

第3章金属-有机框架异相超分子催化材料089

张利，苏成勇（中山大学化学学院）

3.1 引言 090

3.1.1 金属-有机框架结构与催化相关性 090

3.1.2 MOF异相催化的基础特征 093

3.1.3 MOF作为异相催化剂的常用评估及表征手段 094

3.2 MOF催化反应类型 096

3.2.1 Lewis酸催化反应 106

3.2.2 碱催化反应 112

3.2.3 缩合反应 115

3.2.4 氧化还原反应 118

3.2.5 偶联反应 126

3.2.6 环加成反应 131

3.2.7 多组分反应 134

3.2.8 串联反应 135

3.2.9 卡宾X—H插入反应 137

3.2.10 仿生催化反应 139

3.3 其他MOF相关多孔材料 141

3.3.1 金属-有机笼堆积形成的多孔材料 142

3.3.2 无序金属-有机框架 143

3.3.3 金属-有机凝胶 145

3.4 总结与展望 147

参考文献 147

第4章金属-有机框架材料的荧光与传感155

詹顺泽，倪文秀，李冕，周小平，李丹（汕头大学理学院，暨南大学化学与材料学院）

4.1 设计策略及原理概要 156

4.1.1 发光原理及设计策略 156

4.1.2 传感原理及设计策略 157

4.2 发光调控与物理传感应用 159

4.2.1 发光调控及白光材料 159

4.2.2 分子发光温度计 162

4.3 发光化学传感应用 168

4.3.1 气体分子传感 169

4.3.2 有机分子传感 171

4.3.3 离子传感 174

4.4 生物检测及成像应用 176

参考文献 181

第5章手性金属-有机框架材料的结构与功能187

刘燕，巩伟，江宏，崔勇（上海交通大学化学化工学院）

5.1 引言 188

5.2 手性金属-有机框架材料的设计与合成 193

5.3 不对称催化性能 196

5.3.1 金属节点催化 197

5.3.2 优势手性配体催化 202

5.3.3 有机小分子催化剂催化 219

5.4 手性分离性能 226

5.4.1 吸附分离 227

5.4.2 共结晶分离 229

5.4.3 色谱分离 230

5.4.4 膜分离 233

5.5 总结与展望 235

参考文献 236

第6章金属-有机框架材料的膜分离（催化）与器件241

裘式纶，薛铭（吉林大学化学学院）

6.1 引言 242

6.2 MOF材料膜的制备方法 245

6.2.1 原位生长 246

6.2.2 晶种法二次生长 254

6.2.3 合成后修饰法 260

6.2.4 基于MOF的混合基质膜材料 263

6.3 MOF材料膜分离器件 266

6.3.1 气体分离 267

6.3.2 液体分离 286

6.4 膜催化器件 293

6.4.1 膜催化的机理 294

6.4.2 膜催化器件的潜在应用 297

6.5 总结与展望 300

参考文献 302

第7章金属-有机框架材料的离子导电功能317

鲍松松，郑丽敏（南京大学化学化工学院）

7.1 引言 318

7.2 MOF质子导体 320

7.2.1 MOF质子导电机理 324

7.2.2 含水MOF质子导体 325

7.2.3 无水MOF质子导体 345

7.2.4 MOF质子导电膜 348

7.3 其他MOF离子导体 351

7.4 总结与展望 352

参考文献 353

第8章无机纳米粒子/金属-有机框架化合物复合材料361

唐智勇，刘雅玲，李国栋（国家纳米科学中心）

8.1 引言 362

8.2 合成方法 363

8.2.1 “瓶中造船”法 363

8.2.2 “船外造瓶”法 367

8.2.3 “一锅”法 372

8.3 结构调控 374

8.3.1 单组分无机纳米粒子-MOF复合材料 374

8.3.2 双组分及多组分无机纳米粒子-MOF复合材料 389

8.4 应用 390

8.4.1 氢气存储 390

8.4.2 催化 391

8.4.3 传感 397

8.4.4 其他应用 399

8.5 总结与展望 400

参考文献 401

索引 406