【MIL-53(Al)】使用羧酸盐连接体室温水相合成MOF材料

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摘要：
本文提出一种创新、环保且低成本的羧酸盐基MOF合成方法，以有机盐（或质子化配体加碱）为阴离子连接体来源，在室温水溶液中成功制备出X-MIL-53-Al、MOF-74等高质量MOF，部分产物具有纳米晶态、有序介孔等独特性质，还在DMF中合成出高互穿度MOF-5。

研究背景：
1. 行业问题和研究现状：MOF材料应用广泛，但传统合成存在高温高压、有机溶剂依赖、产物含未反应配体等问题，虽有非溶剂热法探索，但缺乏普适性且难制备高多孔性MOF。
2. 本文创新：以有机盐为连接体来源，改善溶解性和去质子化效率，实现室温水溶液合成高多孔MOF，还可通过质子化配体加碱替代稀缺有机盐，拓展适用性。

实验部分：
1. 实验项目：X-MIL-53-Al（X=无、NH₂、NO₂）合成，步骤：制备金属盐与Na₂BDC（或H₂BDC+NaOH）水溶液，室温混合搅拌1-7天，洗涤干燥；结果：获得纳米晶产物，含少量未反应配体。
2. 实验项目：MOF-74合成，步骤：dhtp与4倍摩尔NaOH溶解，加入Zn(CH₃COO)₂·2H₂O水溶液，搅拌20小时后洗涤浸泡；结果：得到高比表面积的水合MOF-74。
3. 实验项目：MOF-5合成，步骤：DMF中以Na₂BDC为连接体，分别在室温或100℃下与Zn(NO₃)₂·6H₂O反应；结果：100℃下获得近完全互穿的MOF-5。

分析测试：
1. PXRD：产物晶型与标准一致，MIL-53-Al晶粒尺寸20-30nm，MOF-5显示高互穿特征。
2. N₂吸附-脱附：MIL-53-Al BET比表面积1048m²/g，MOF-74为1039m²/g，MOF-5为626m²/g；MIL-53-Al介孔孔径31nm。
3. TGA：室温合成MIL-53-Al未反应配体含量13.7wt%（传统30.3wt%），水含量19.4wt%。
4. SEM：MIL-53-Al为纳米颗粒团聚体，MOF-74呈1×3μm长条状，MOF-5为立方晶体。
5. 结论：该方法改变连接体溶解性和反应动力学，赋予产物独特结构与性质。

总结：
1. 主要研究结果：实现多种MOF的室温绿色合成，产物兼具高纯度与独特结构性质。
2. 创新突破：首次实现室温水溶液制备高多孔MOF，提出普适性合成策略。
3. 潜在意义：推动MOF工业化应用，为功能MOF设计提供新思路。

Synthesis of metal–organic frameworks in water at room temperature: salts as linker sources
文章作者：Manuel Sánchez-Sánchez, Negash Getachew, Kenya Díaz, Manuel Díaz-García, Yonas Chebudeb, Isabel Díaza
DOI：10.1039/c4gc01861c
文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/gc/c4gc01861c

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