有機金屬聚合物(MOFs)是一種復(fù)合材料,通過有機配體與金屬離子或者金屬離子團簇之間的結(jié)合而成。MOFs是高度多孔,晶體狀的固體顆粒,具有很高的物理化學(xué)穩(wěn)定特性,在氣體吸附、分離、以及催化方面的應(yīng)用備受關(guān)注。雖然MOFs具有很穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),但有研究表明,在溫和的條件下通過進行配體交換后合成方法不僅能夠在MOFs上引入功能化配體,還可以對原有的功能性配體進行修正。
Kim 等人(2011)[1]證實基于-Zr(IV) 的惰性的UiO-66 MOFs能夠以溶劑依賴的方式發(fā)生配體交換過程,從而對MOFs進行功能性引入或者修正。在實驗中,利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀(ATOFMS)對配體交換過程進行監(jiān)測,從而觀察并證實了配體交換過程。ATOFMS能夠在單個顆粒層面上分析微晶體MOFs的化學(xué)組成,能夠提供整體分析所不能得到的信息。
Fig. ATOFMS 監(jiān)測到的MOFs配體交換過程中的特征性正負離子譜圖:a、b為 UiO-66-NH2 顆粒;c、d為UiO-66-Br顆粒;e、f為UiO-66-(Br)(NH2)顆粒
上述應(yīng)用證明了ATOFMS是分析微晶材料的一種重要工具,揭示晶體材料的潛在不穩(wěn)定性,并且可以監(jiān)測配體交換過程從而對材料的結(jié)構(gòu)進行分析,對于合成高功能性 MOFs材料具有重要的作用。
[1] Postsynthetic ligand exchange as a route to functionalization of ‘inert’ metal–organic frameworks. M. Kim, J. F. Cahill, Y. Su, K. Prather and S. Cohen. Chemical Science. 2011. DOI: 10.1039/c1sc00394a.