ZIF-8衍生物的应用及性能研究
MOFs材料
MOFs材料的定义
MOFs，即Metal-organic Frameworks, 金属-有机骨架是一种通过链接金属离子和有机体形成的新型的通过有机及无机杂化的多孔配位聚合物。[1]MOFs因为具有很多独特的性质，例如较高的孔隙率、超高的比表面积、可控制的孔径、高度的结晶和可设计的有机配体而被受到瞩目。[2]和硅片以及沸石材料类似，多孔性的MOFs通常具有高度的热稳定性和纳米空隙[3]，可以用作小分子反应的模版，也因此为小分子物质的进入及孔内小分子碳前驱体反应提供了条件[4]。
此外，MOFs本身具有较高的碳含量，自身为非常好的碳化前驱体即可将自身的有机物的一部分转化为碳[5]。MOFs模板的孔隙的稳定性等优异性能对于制备所得的多孔碳的性能有重要影响。
相较于传统的沸石类材料以及介孔材料，MOFs材料孔径跨越超微孔到介孔，填补了介于沸石类材料和介孔材料之前的孔径空白。MOFs材料易于修饰，绝大部分元素和有机配体都能均匀地进入MOFs骨架[6]，为实现材料的功能化提供了更大的可能性。
MOFs的制备方法
水热或溶剂热法
在水或溶剂的环境下，对原料施加一定的温度和压强利用溶剂中的化学物质进行结晶或液相合成反应。使用不同溶剂可以使所得产物具有不同的官能团，从而达到制作不同功能的MOFs材料的目的。这种方法对设备要求低，但反应条件敏感。一般主要通过将反应物和有机溶剂例如甲醇、乙醇等混合在100～200摄氏度下发生反应。[7]
微波法
通过微波产生的交变电流使物体表面的电荷分布变化，变成不均一的无序状态，小分子吸收电磁波变成极性分子发生高速碰撞产生热效应。[8]这种热效应使反应物快速升温结晶成核，达到缩短反应时间、提高比表面积和吸附量的目的。
电化学法
以金属板为阳极在直流电压的作用下使得有机配体和溶剂反应，具有能耗低、反应快、条件温和、大大减少原料浪费等优点。
机械法
将原料放入高能球磨机中，通过原料与球磨之间的高速、激烈碰撞使得原料破碎，达到增加比表面积、降低表面自由能的目的，从而制备MOFs材料。
超声法
利用超声波的超高频率使溶剂产生气泡并不断重复生长和破裂这一过程，在这个过程中会形成声波空穴[9]，从而产生局部高温和高压。采用超声法合成的MOFs材料成核非常均匀，结晶时间短，比表面积大。
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