Nature子刊综述:MOF中的缺陷、无序和柔性!
纳米人 纳米人 2016-12-27

和所有纳米材料一样,MOF最开始也是集中于新结构的合成。经过20年的发展,MOF研究的重点逐渐转变为通过对已知结构材料的设计来探索新的物理、化学性能。

 

虽然MOF是一种晶态的纳米多孔材料,但是,多年的研究发现,这种晶态材料具有很大尺度的柔性,并且存在缺陷和长程无序。有鉴于此,Thomas D. Bennett等人就MOF中的缺陷、无序和柔性之间的相互作用展开了具体讨论,希望借此启发研究人员开发更多的功能性MOF材料!

 

MOF的柔性、缺陷和无序都和熵有关,它们取决于分子内部的高维度自由度。熵在加热制备无序MOF中起到重要作用,并为缺陷的形成提供热力学驱动力。

 

 

 

图1. MOF中的柔性、缺陷和无序

 

MOF相比传统纳米多孔材料具有更好的可压缩性。研究表明,这种柔性与其成键作用力较弱、孔隙度更高有关。另外,MOFs的柔性很可能与其内部的缺陷有很大关联。

 

 

 

图2. MOF中的柔性与缺陷

 

温度诱导MOFs实现更好的柔性,已经见诸报道。研究人员认为,这可能是因为高温增强MOFs结构的无序化,从而增强柔性。另一方面,已有研究表明,柔性也可能导致MOFs结构的无序。

 

 

 

图3. MOF中的柔性与无序

 

高度有序的MOFs往往来源于配位自组装和高度定向的成键。在MOFs形成过程中,破坏二次长程聚集行为,将引起缺陷配位,并得到无序的团聚颗粒物。

 

 

 

图4. MOF中的柔缺陷与无序


 

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Thomas D. Bennett, François-XavierCoudert et al. Interplay between defects, disorder and flexibility inmetal-organic frameworks. Nature Chemistry 2017, 9, 11–16.

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