配位聚合物是由金屬離子或金屬簇與機/有機配體通過配位鍵組裝形成的化合物，其中，最為引人注目的是其中就有孔洞結(jié)構(gòu)的多孔配位聚合物。而由有機橋聯(lián)分子（即配體）與金屬離子/金屬簇形成的多孔配位聚合物通常被稱為金屬-有機框架材料。近30年來，金屬-有機框架材料因在吸附、分離、催化、傳感、離子導(dǎo)電等方面具有出色的性能和應(yīng)用前景，吸引了各國化學(xué)、化工、材料科學(xué)家們的廣泛興趣和深入研究，不僅成為重要的研究熱點，而且呈現(xiàn)出交叉學(xué)科研究趨勢，并開始展示商業(yè)應(yīng)用的端倪。我國化學(xué)家較早開展這一領(lǐng)域的研究。近年來，國內(nèi)在此領(lǐng)域的發(fā)表論文數(shù)量已經(jīng)穩(wěn)居世界第一，而且創(chuàng)新性強、高水平的成果不斷涌現(xiàn)�？梢哉J(rèn)為，我國科學(xué)工作者已經(jīng)成為國際上該領(lǐng)域研究的主力軍。
目前，國際上已經(jīng)有多部總結(jié)、介紹配位聚合物和金屬-有機框架材料的專著，但是，國內(nèi)迄今未有中文專著的出版。應(yīng)化學(xué)工業(yè)出版社和“納米材料前沿”叢書編委會主任萬立駿的邀請，我們組織了金屬-有機框架材料領(lǐng)域多位活躍的國內(nèi)學(xué)者，按各人的專長分工，撰寫了這一比較簡明的綜述性專著，期望通過這本書，為初學(xué)者和研究生提供該領(lǐng)域研究的基本概念和進展概況。
由于篇幅等原因，本書并沒有囊括金屬-有機框架材料性質(zhì)功能研究的全部內(nèi)容，而只是選擇性地介紹其中比較熱門的研究內(nèi)容，包括其吸附功能、異相催化功能、熒光與傳感功能、膜分離與膜催化功能及離子電導(dǎo)功能等方面的研究內(nèi)容。
因為時間、能力等原因，書中難免有所欠缺、疏漏之處，還望專家和讀者見諒并不吝賜教。
編著者
2016年12月于中山大學(xué)
第1章金屬-有機框架材料的設(shè)計與合成001
陳小明，張杰鵬，林銳標(biāo)（中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院）
1.1 引言 002
1.2 金屬-有機框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 004
1.2.1 金屬離子和有機配體的特性 004
1.2.2 拓?fù)渑c幾何設(shè)計 006
1.2.3 單金屬離子節(jié)點的網(wǎng)絡(luò) 007
1.2.4 基于金屬簇節(jié)點的網(wǎng)絡(luò) 009
1.3 金屬-有機框架的合成方法 015
1.3.1 常規(guī)合成方法 016
1.3.2 合成后修飾 020
1.4 總結(jié)與展望 024
參考文獻(xiàn) 025
第2章金屬-有機框架材料的吸附與分離029
李建榮，謝林華（北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院）
2.1 引言 030
2.2 氣相吸附與分離 030
2.2.1 儲氫 031
2.2.2 甲烷儲存 034
2.2.3 二氧化碳捕獲 036
2.2.4 有毒有害氣體捕獲與富集 040
2.2.5 低分子量烴類吸附與分離 043
2.2.6 揮發(fā)性有機蒸氣（VOC）吸附與分離 047
2.2.7 水蒸氣吸附及MOF水穩(wěn)定性 049
2.2.8 其他氣體選擇性吸附與分離 052
2.3 液相吸附與分離 055
2.3.1 燃料脫硫脫氮 055
2.3.2 藥物控釋 059
2.3.3 離子交換與分離 062
2.3.4 溶劑及有機大分子選擇性吸附與分離 064
2.3.5 分子異構(gòu)體選擇性吸附與分離 066
2.3.6 其他分子吸附與富集 068
2.4 吸附基功能設(shè)計與過程實施 071
2.4.1 吸附功能導(dǎo)向MOF分子設(shè)計 071
2.4.2 色譜柱與色譜分離 077
2.4.3 其他成型與器件 079
2.5 總結(jié)與展望 080
參考文獻(xiàn) 081
第3章金屬-有機框架異相超分子催化材料089
張利，蘇成勇（中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院）
3.1 引言 090
3.1.1 金屬-有機框架結(jié)構(gòu)與催化相關(guān)性 090
3.1.2 MOF異相催化的基礎(chǔ)特征 093
3.1.3 MOF作為異相催化劑的常用評估及表征手段 094
3.2 MOF催化反應(yīng)類型 096
3.2.1 Lewis酸催化反應(yīng) 106
3.2.2 堿催化反應(yīng) 112
3.2.3 縮合反應(yīng) 115
3.2.4 氧化還原反應(yīng) 118
3.2.5 偶聯(lián)反應(yīng) 126
3.2.6 環(huán)加成反應(yīng) 131
3.2.7 多組分反應(yīng) 134
3.2.8 串聯(lián)反應(yīng) 135
3.2.9 卡賓X—H插入反應(yīng) 137
3.2.10 仿生催化反應(yīng) 139
3.3 其他MOF相關(guān)多孔材料 141
3.3.1 金屬-有機籠堆積形成的多孔材料 142
3.3.2 序金屬-有機框架 143
3.3.3 金屬-有機凝膠 145
3.4 總結(jié)與展望 147
參考文獻(xiàn) 147
第4章金屬-有機框架材料的熒光與傳感155
詹順澤，倪文秀，李冕，周小平，李丹（汕頭大學(xué)理學(xué)院，暨南大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院）
4.1 設(shè)計策略及原理概要 156
4.1.1 發(fā)光原理及設(shè)計策略 156
4.1.2 傳感原理及設(shè)計策略 157
4.2 發(fā)光調(diào)控與物理傳感應(yīng)用 159
4.2.1 發(fā)光調(diào)控及白光材料 159
4.2.2 分子發(fā)光溫度計 162
4.3 發(fā)光化學(xué)傳感應(yīng)用 168
4.3.1 氣體分子傳感 169
4.3.2 有機分子傳感 171
4.3.3 離子傳感 174
4.4 生物檢測及成像應(yīng)用 176
參考文獻(xiàn) 181
第5章手性金屬-有機框架材料的結(jié)構(gòu)與功能187
劉燕，鞏偉，江宏，崔勇（上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）
5.1 引言 188
5.2 手性金屬-有機框架材料的設(shè)計與合成 193
5.3 不對稱催化性能 196
5.3.1 金屬節(jié)點催化 197
5.3.2 優(yōu)勢手性配體催化 202
5.3.3 有機小分子催化劑催化 219
5.4 手性分離性能 226
5.4.1 吸附分離 227
5.4.2 共結(jié)晶分離 229
5.4.3 色譜分離 230
5.4.4 膜分離 233
5.5 總結(jié)與展望 235
參考文獻(xiàn) 236
第6章金屬-有機框架材料的膜分離（催化）與器件241
裘式綸，薛銘（吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院）
6.1 引言 242
6.2 MOF材料膜的制備方法 245
6.2.1 原位生長 246
6.2.2 晶種法二次生長 254
6.2.3 合成后修飾法 260
6.2.4 基于MOF的混合基質(zhì)膜材料 263
6.3 MOF材料膜分離器件 266
6.3.1 氣體分離 267
6.3.2 液體分離 286
6.4 膜催化器件 293
6.4.1 膜催化的機理 294
6.4.2 膜催化器件的潛在應(yīng)用 297
6.5 總結(jié)與展望 300
參考文獻(xiàn) 302
第7章金屬-有機框架材料的離子導(dǎo)電功能317
鮑松松，鄭麗敏（南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院）
7.1 引言 318
7.2 MOF質(zhì)子導(dǎo)體 320
7.2.1 MOF質(zhì)子導(dǎo)電機理 324
7.2.2 含水MOF質(zhì)子導(dǎo)體 325
7.2.3 水MOF質(zhì)子導(dǎo)體 345
7.2.4 MOF質(zhì)子導(dǎo)電膜 348
7.3 其他MOF離子導(dǎo)體 351
7.4 總結(jié)與展望 352
參考文獻(xiàn) 353
第8章機納米粒子/金屬-有機框架化合物復(fù)合材料361
唐智勇，劉雅玲，李國棟（國家納米科學(xué)中心）
8.1 引言 362
8.2 合成方法 363
8.2.1 “瓶中造船”法 363
8.2.2 “船外造瓶”法 367
8.2.3 “一鍋”法 372
8.3 結(jié)構(gòu)調(diào)控 374
8.3.1 單組分機納米粒子-MOF復(fù)合材料 374
8.3.2 雙組分及多組分機納米粒子-MOF復(fù)合材料 389
8.4 應(yīng)用 390
8.4.1 氫氣存儲 390
8.4.2 催化 391
8.4.3 傳感 397
8.4.4 其他應(yīng)用 399
8.5 總結(jié)與展望 400
參考文獻(xiàn) 401
索引 406
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