【MIL-100(Al)】典型Zn²⁺、Cu²⁺和Al³⁺金属有机框架的电化学合成

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摘要：
本文采用阳极溶解电化学法合成了HKUST-1、ZIF-8、MIL-100(Al)等多种典型MOF材料，研究了溶剂、电解质等参数对产物产率和结构性能的影响。该方法具有合成时间短、条件温和、可调控形貌等优势，电化学合成的MIL-53系列材料还表现出抑制的框架柔韧性。

研究背景：
1. 行业问题和研究现状：传统MOF合成常需高温、极端pH，存在合成时间长、产物纯度难控等问题；已有超声、机械化学等替代方法，但缺乏普适性和连续性。
2. 本文创新：提出电化学合成策略，通过阳极溶解提供金属离子，无需额外金属盐，实现多类型MOF的温和、高效合成，可调控产物形貌与性能。

实验部分：
1. 实验项目：HKUST-1合成，步骤：配制BTC与MTBS的乙醇-水溶液，采用铜电极，控制温度、电流等参数电化学反应，后处理干燥；结果：产物BET最高1441 m²/g，孔容0.6 cm³/g。
2. 实验项目：ZIF-8合成，步骤：以MeIM为配体，选用不同溶剂-电解质体系，锌电极为电极，控制温度反应；结果：低温下可合成，BET 1400-1700 m²/g。
3. 实验项目：MIL系列（MIL-100(Al)、MIL-53(Al)、NH₂-MIL-53(Al)）合成，步骤：配制配体与电解质混合溶液，铝电极为电极，控制温度和电流反应；结果：MIL-53(Al) BET达1243 m²/g，NH₂-MIL-53(Al)表现出非呼吸特性。

分析测试：
1. XRD：产物晶型与标准图谱吻合，MIL-53(Al)呈大孔构型，NH₂-MIL-53(Al)随溶剂比例变化晶型可调。
2. N₂吸附：HKUST-1 BET 1355-1441 m²/g，ZIF-8 BET 1459-1695 m²/g，MIL-53(Al)孔容0.525-0.787 cm³/g。
3. SEM/AFM：HKUST-1晶体尺寸数百纳米至数微米，NH₂-MIL-53(Al)粒径小于100 nm。
4. 电化学测试：不同体系电导率0.092-12.9 mS/cm，Faraday效率最高81%。
5. 结论：电化学合成通过调控反应参数可精准控制MOF的结构、形貌与性能，快速动力学导致部分MOF失去呼吸特性。

总结：
1. 主要研究结果：成功电化学合成多种MOF，明确了反应参数对产物性能的影响规律。
2. 创新突破：开发了普适性电化学MOF合成方法，实现温和条件下高效制备与性能调控。
3. 潜在意义：为MOF的工业化连续生产提供新路径，拓展其在催化、吸附等领域的应用。

Electrochemical Synthesis of Some Archetypical Zn²⁺, Cu²⁺, and Al³⁺ Metal Organic Frameworks
文章作者：Alberto Martinez Joaristi, Jana Juan-Alcaniz, Pablo Serra-Crespo, Freek Kapteijn, Jorge Gascon
DOI：10.1021/cg300552w
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cg300552w

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