【NH2-衍生MOF】通过合成后修饰获得防潮超疏水金属有机框架

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摘要：
本文采用合成后修饰（PSM）策略，在IRMOF-3和MIL-53(Al)-NH₂中引入疏水烷基链，成功制备出疏水或超疏水MOFs材料。经表征证实，改性材料保留晶体结构，防潮和水稳定性显著提升，为MOFs的实际应用拓展提供了新路径。

研究背景：
1. 行业问题和研究现状：MOFs虽在气体吸附等领域潜力大，但部分材料易受 moisture 破坏；现有合成后修饰可赋予MOFs新功能，但尚未用于解决防潮性问题。
2. 本文创新：提出通过PSM引入疏水烷基链的思路，针对两种不同类型MOFs（IRMOFs、MILs）进行改性，同时实现防潮性和疏水/超疏水特性的提升。

实验部分：
1. MOF制备与活化：按文献方法合成IRMOF-1、IRMOF-3、MIL-53(Al)及MIL-53(Al)-NH₂，并完成活化处理。
2. 合成后修饰反应：55-60mg MIL-53(Al)-NH₂经150℃加热5h，悬浮于5mL乙腈，加入40当量烷基酸酐，80℃反应24h，经离心、洗涤、50℃干燥1h得产物；IRMOF-3按标准方法用不同酸酐修饰。
3. 稳定性与性能测试：将MOFs暴露于空气4天或浸泡水中30min，通过多种表征评估稳定性；测定接触角分析疏水性能。

分析测试：
1. 接触角测试：IRMOF-3-AM4（转化率98%）接触角116±6°，IRMOF-3-AM15（转化率25%）123±5°；MIL-53(Al)-AM4（转化率44%）和AM6（17%）接触角>150°。
2. PXRD分析：IRMOF-3-AM6和AM15在空气中4天，衍射峰强度无明显衰减，晶体结构保持完整。
3. SEM表征：改性后的IRMOF-3-AM6、AM15浸泡水后，晶体表面无降解，未发生溶解。
4. ¹H NMR与ESI-MS：证实胺基成功转化为酰胺基，如MIL-53(Al)-AM1对应特征峰出现，ESI-MS检测到目标产物离子峰。
5. 机理总结：烷基链的疏水作用及亚微米晶粒尺寸协同，赋予材料防潮性和疏水/超疏水性能，保护MOF晶体结构不被水破坏。

总结：
1. 主要结果：成功制备防潮、疏水/超疏水MOFs，改性材料结构稳定，接触角最高>150°。
2. 创新突破：首次通过PSM引入烷基链实现MOFs防潮与疏水改性，适用于不同类型MOFs体系。
3. 潜在意义：拓展MOFs在潮湿环境中的应用，为功能MOF薄膜、防污材料等研发提供支撑。

Moisture-Resistant and Superhydrophobic Metal-Organic Frameworks Obtained via Postsynthetic Modification
文章作者：Joseph G. Nguyen, Seth M. Cohen*
DOI：10.1021/ja100900c
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja100900c

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