基于氨基改性的SBA-16制备孤立的金属有机多面体复合材料文献综述
2020-05-17 21:44:22
1.引言
金属有机材料(Metal-organic Materials, MOMs),也称为有机无机杂化材料,由无机金属部分与有机配体在一定条件下通过自组装的方式相互连接而成的结构丰富多样、高度归整且具有一定周期性的晶态材料。其中,金属有机框架(MOFs)是一种新兴的由有机配体桥接无机部分而构筑成的混合晶体材料[1]。在此晶体固体中,其结构是由金属离子或通过二或多主题连接而固定在适当位置的金属离子簇构成[2]。金属有机多面体(MOPs),是由具有特定配位构型的金属离子与特定结构的配体经由配位自组装形成的结构高度有序的实体。金属有机多面体具有独特的结构,特定的空腔尺寸,在空腔内引入功能化的识别与催化位点,可以通过超分子作用识别客体分子,并且进行催化反应。
近年来,在催化、小分子传感、药物输送、气体储存、分离等方面的功能性材料的设计与合成研究已投入巨大的努力。迄今为止,大量的材料由于各种应用而被开发,包括金属纳米颗粒,碳纳米管,富勒烯,量子点,有机集群和金属有机框架等。其中,金属有机材料(MOMs)是最引起兴趣的,因为这些材料通过设计分子构筑块的自组装而构成,根据这些构筑块的内在属性,可获得包含可调节纳米腔的二维或三维框架。利用不同的过渡金属和锕系元素,镧系元素和功能多样的有机配体的能力,为量身定制的物理和化学性能的新材料的设计提供了显著优势[3]。
金属有机多面体(MOPs)最近由于它们有趣的结构,良好的密闭腔体,高对称性和稳定性,丰富的化学、物理性质和功能,以及在各种应用中的潜能和它们与生物自主装的相关性,而引起了相当大的关注[4]。
2.金属有机多面体材料的分类
在自然界中,人们对于组装诸如十二面体或二十面体这些相对复杂的结构面临着巨大的挑战。通常人们在合成这些具有拓扑结构材料的时候,首次合成并不是通过设计得到的,而往往是通过偶然得到再经过人们的总结从而设计出所需要的结构。在过去的几十年中,由于不同的设计策略的不断发展,科学家们得到了许多高对称性的结构,从最简单的柏拉图体(正四面体、立方体、正八面体、正十二面体和正二十面体)到更复杂的几何构型,都能够实现精确的几何控制。
柏拉图体是最基础的多面体构型,经计算,世界上只有5种柏拉图体,即五种理想的多面体:正四面体、立方体、正八面体、正十二面体和正二十面体,它们是通过同种规则多面体通过相同的轴相互连接而成的。
除了上述5种理想的多面体,阿基米德多面体也备受关注,它们由两种或多种不同类型的多面体在等同的轴上相互连接而成的,主要是一些被截断的多面体,其中只有部分多面体具有对称性。其中,具有阿基米德对称性的铜配位金属有机多面体已被报道[5-7]。
3.SBA-16
SBA-16具有一个可调的笼的尺寸(4-10nm)和孔入口尺寸(一般小于4nm)。每一个孤立的纳米笼通过孔入口和八个相邻的纳米笼相连接。这样的架构可能会消除孔阻塞,并允许反应物和产物的快速传输。SBA-16孤立的纳米笼不仅可以容纳金属颗粒和为催化反应提供特定的微环境,也防止了金属纳米颗粒不期望的聚集[8]。