金属有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)，是指由有机配体与金属离子通过配位作用自组装而形成的一类具有规则孔穴结构的晶态新型多孔材料,又称为多孔配位聚合物。在以往的关于MOFs的研究中，金属离子的选择常常局限于Mn2+、Cu2+等过渡金属离子，但随着科学技术的不断发展以及科研实验的不断深入，节点金属的选择范围大大拓宽，涵盖了主族金属、过渡金属和稀土金属。此外，用来构筑MOFs的有机配体种类繁多，主要包含了含氮杂环有机配体、含羧酸有机配体、氮杂环和羧酸混合配体等。而在实际合成MOFs的过程中，反应条件上的差异也会使得金属与有机配体的配位模式有所不同。来自优Y尔L论W文Q网wWw.YouERw.com 加QQ7520~18766

由于极其丰富的拓扑结构和金属与配体组装方式的多样性，各种各样具有不同结构和性质的MOFs不断地被合成出来。也正是其新颖的结构和性能特点，使得人们对于MOF材料的合成与性质研究的关注度持续升高，进而推动MOFs研究领域的迅猛发展，并被广泛应用于催化、药物输运、气体存储与分离等领域。MOFs材料在实际应用中所表现出来的特点有以下几点：

（1）超高比表面积

一般情况下，大多数MOFs材料具有较高的的比表面积，这是因为MOFs有高度发达的孔穴结构。研究表明，大部分有机金属骨架材料的比表面积都超过了1000m2/g，有些MOFs比表面积甚至超过5000 m2/g。例如，在2005年，Ferey等人[1]将Cr(NO3)3·9H2O和H2BDC进行配位，合成MIL-101，测量后发现该材料的Langmuir比表面积高达5900 m2/g。而在2010年，由Furukawa等人[2]合成MOF-201的Langmuir比表面积更是高达10400 m2/g。这一特征使得MOFs材料在H2、CH4等新能源气体的储存方面体现出极大的优势。

（2）孔道易调控

金属有机骨架材料的孔道类型多种多样，可以通过选择不同类型的有机配体，来实现对MOFs孔道尺寸的调节。比如选择二羧酸配体、三羧酸配体、四羧酸配体这三种芳香多羧酸类配体，由于它们各自的羧酸个数及苯环主体链结构的不同，使得合成得到的MOFs的孔道大小也各不相同。

（3）骨架结构的多样性

金属有机骨架材料是由有机配体和金属离子通过配位作用结合而成的，其结构的多样性不仅体现在金属离子和有机配体本身的多样性，也因它们配位模式的不同而形成结构各异的MOFs。不同的金属离子由于电子层结构不同，半径也不同，可形成不同的氧化态及配位模式，一般配位数从二到八。而有机配体种类多样，且在不同的条件下会采用多种配位模式，由此而形成拓扑结构丰富多样的MOFs。

（4）易实现功能化

在有机配体与金属离子通过配位作用自组装的过程中，可引入功能性金属离子，或修饰有机配体，也可在有机配体上引入新的官能团，使孔道性质改变，得到具有某些预期的物理化学性质的MOFs，从而更好地在荧光传感、药物输运、催化等方面发挥功能化作用。

综上所述，金属有机骨架材料的发现与研究，推动了催化、药物输运、新能源气体的存储等领域的进步，同时也为多孔材料的进一步发展拓宽了视野。

1。2金属有机骨架的设计与合成

金属有机骨架由有机配体与金属离子通过配位作用自组装形成。在MOFs中，有机配体和金属离子分别扮演支柱和节点的角色。因此有机配体与金属离子的选择对MOFs的骨架结构和性能起着关键作用。

1。2。1金属离子的选择论文网

随着科学技术的不断发展以及科研实验的不断深入，节点金属的选择范围在不断地扩大，包括了主族金属、过渡金属和稀土金属。金属离子作为构筑金属有机骨架化合物材料的节点，其配位构型将直接影响到金属有机骨架配合物的拓扑结构。目前，最常用的金属离子是过渡金属离子，因为相对于主族金属元素而言，过渡金属元素表现出较多的氧化态，从而提供了更加多样的配位模式，形成结构各异的MOFs。过渡金属元素常见的配位几何构型