文 献 综 述

1.1 课题背景

金属有机骨架化合物是由金属离子和有机配体自组装构筑起来的一类结晶的多孔材料，在过去的几十年间受到人们的广泛关注并且在这一领域取得了巨大的进展。^[1]与传统的多孔材料相比，这类材料最大的优点是构筑单元和组成的多样性，可以通过合理的设计引入不同的官能团和金属中心。金属有机骨架化合物具有高的比表面积和丰富的孔结构使得它们在气体吸附与储存，催化等领域有着独特应用。^[2-4]但是，由于其成本问题使得其很难再工业上进行应用。我国拥有大量优质、廉价、易开采的凹凸棒土资源,由于凹凸棒土具有很大的比表面积、较强的阳离子交换能力,并且表面带有剩余负电荷,故常常用它吸附去除水中的重金属和阳离子型污染物。故我们可以采取材料杂化的方法将二者进行组合^[5]，并且应用于CO₂捕集方面，以解决温室问题。

1.2 MOFs材料的发展历史

金属有机骨架材料（MOFs）是近十年来发展迅速的一种配位聚合物^[6,7]，具有三维的孔结构，一般以金属离子为连接点，有机配体位支撑构成空间3D延伸，系沸石和碳纳米管之外的又一类重要的新型多孔材料，在催化，储能和分离中都有广泛应用^[8-10]，目前，大多数研究人员致力于氢气储存的实验和理论研究。金属阳离子在 MOFs 骨架中的作用一方面是作为结点提供骨架的中枢，另一方面是在中枢中形成分支，从而增强MOFs 的物理性质(如多孔性和手性) 。这类材料的比表面积远大于相似孔道的分子筛，而且能够在去除孔道中的溶剂分子后仍然保持骨架的完整性。因此，MOFs 具有许多潜在的特殊性能，在新型功能材料如选择性催化^[9]、分子识别、可逆性主客体分子(离子) 交换、超高纯度分离、生物传导材料、光电材料、磁性材料和芯片等新材料开发中显示出诱人的应用前景，给多孔材料科学带来了新的曙光。

1.3 MOF材料的分类

根据已报道的MOFs结构，大致可归为三类：其一，主要由含羧酸的官能团为配体而组成的结构，IRMOFs，MILs，HKUSTS，UIOs等；其二，主要由含氮的杂环为配体而组成的结构，如ZIFs等；其三，主要由绿色的生物分子为配体组成的结构，如MBIOFs之CD-MOFs等。Kitagawa等给出的三代分类法，对MOFs第三代的定义尤为值得关注，亦是近年来研究的热点，主要指MOFs的微观结构具有可调控的动力学柔性，可根据实际需求而改变孔的微观形态，配体多为含氮杂环结构，其在CO₂的吸附与分离工程中有显著的效果，典型的代表是ZIF-69。

1.4 MOF的应用

（1）催化剂