纳米多孔金属膦酸盐正推动新兴的储能、催化、环境干预和生物等领域的快速发展,其性能涉及到便携式电子、便捷运输和可持续能源转换系统的许多基本方面。近年来,人们在多孔金属膦酸盐独特的孔隙性、结构周期性和多功能性骨架等方面均取得了巨大突破。
有鉴于此,南开大学袁忠勇教授综述了近年来多孔金属膦酸盐的研究进展,从可控孔结构的各种合成策略,到吸附分离、能量转换和储存、多相催化、膜工程和生物材料等几个重要的应用领域。总结了金属膦酸盐多孔结构设计的要点,并展望了该领域目前面临的挑战和未来的研究方向。
文章要点
1)作者首先总结了合成纳米多孔金属膦酸盐杂化材料的进展。金属磷酸盐材料起初主要作为层状无机固体,但通过将有机基团引入刚性无机层中,金属磷酸盐材料研究逐渐发展到“无机-有机杂化”固体领域。这样就形成了一个中间层,从而可以平稳地引入客体分子(例如芳基或烷基膦酸酯分子),但是,芳基柱之间的微小空间阻碍了多孔结构的形成。此外,在这种空间体系中插入客体通常伴随着层膨胀,从而造成层剥落成薄膜。目前人们已经开发了三种主要的修饰策略以在金属膦酸盐中产生孔,包括配体延伸,无模板自组装和表面活性剂介导。
2)多孔金属膦酸盐杂化材料综合了多孔材料和周期性有机-无机骨架结构的优点,其中良好的介孔结构和可控官能团的性质以及可调节的无机单元使其在吸附、电化学能量转换和储存、多相催化等应用方面充满吸引力。作者总结了多孔金属膦酸盐的一些最新应用进展,并讨论了其各自的优点和性能。
该综述旨在为多孔金属膦酸盐材料的合理制备提供指导,促进其进一步应用,以满足新兴应用领域的迫切需求。
参考文献
Xian-Wei Lv, et al, Nanoporous Metal Phosphonate Hybrid Materials as a Novel Platform for Emerging Applications: A Critical Review, Small 2021
DOI: 10.1002/smll.202005304
https://doi.org/10.1002/smll.202005304